В первом разделе рассматриваются элементы общей экологии, включая ее предмет, основные абиотические и биотические факторы природной среды, основы взаимоотношений организма и среды его обитания; приводятся необходимые сведения о биосфере как глобальной экосистеме, ее составе, строении, динамике, структуре важнейших циклов биохимических круговоротов. Рассмотрение этих вопросов завершает характеристика основных условий устойчивости биосферы.
Второй раздел посвящен анализу антропогенного воздействия на биосферу и его последствий. Здесь охарактеризованы основные источники и масштабы загрязнения атмосферы, гидросферы почвенного покрова, дана оценка его экологических последствий и рассмотрены роль и положение человека в биосфере, а также зависимость его жизни, здоровья и генофонда от состояния среды обитания.
Третий — самый обширный раздел учебного пособия — посвящен важнейшим аспектам охраны окружающей среды и рапиональ-ного природопользования. Здесь даны оценка основных видов природных ресурсов, их классификация и кадастры; рассмотрены представления о нормировании качества природной среды, принципы экологической стандартизации и паспортизации; эколого-правовые основы охраны природы. Большое внимание уделено методам и средствам мониторинга окружающей среды, путям защиты компонентов биосферы от техногенных загрязнений, а также проблемам экологии городских территорий и сельскохозяйственных угодий.
Учитывая обострение кризисных ситуаций во всем мире и особенности развития России, а также состояние ее природной среды, подробно обсуждаются вопросы защиты населения и территорий в условиях чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, а также экологические проблемы военной деятельности.
Авторы надеются, что все эти сведения помогут сформировать у учащихся основополагающие элементы экологического сознания, без которого невозможны ни создание эффективной системы управления природопользованием, ни экологизация формирующейся рыночной экономики в России. Это особенно важно, поскольку ее экологоэкономическое положение сегодня й на ближайшую перспективу не может не вызывать серьезных опасений. Поэтому надлежащая экологическая подготовка будущих специалистов, которым в перспективе будут доверены природа и ресурсы нашей Родины, представляется жизненно необходимой.
Часть I
3V5^5^5^5^5^5^5^5^5^3^5^5^5^5^5^5^5^5^5^5^5^5^5^5^5VXjj
pCkS^^l£lgl£l£lC^CvCvCvC\C\CvC\C\C\^tlg\g\g\g\£ ^b^7Z7Z727C7L/C/C727Z7?i7C7C7C7i»7Z7i»7Z»7C7i7C7Z»7C7Z»7C7C7£
Раздел I. Основы общей экологии
Глава 1. Введение в предмет
Для того чтобы получить целостное представление об экологии, увидеть ее истоки и понять роль, которую она играет среди наук, изучающих живые организмы, следует предварительно ознакомиться с наи-. более важными для любой биологической науки (каковой экология по сути своей является) общими принципиальными положениями.
§1	. Уровни организации живой материи. Молекулярный уровень
Живая система при воей сложности ее организации состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. Следует подчеркнуть, что именно с молекулярного уровня начинаются разнообразные и чрезвычайно сложные процессы, лежаптие в основе жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.
Клеточный уровень. Клетка не только структурная и функциональная единица любого живого организма, но и единица развития его. На клеточном уровне сопрягаются такие важнейшие процессы, как передача информации и превращение веществ и энергии.
Организменный уровень. Элементарной единицей организменного уровня является отдельная особь. Она рассматривается в развитии (от момента зарождения до прекращения существования) как живая система. В организме возникают системы органов, которые специализируются для выполнения различных функций (пищеварения, дыхания и т.д.).
Популяционно-видовой уровень. Популяция как совокупность организмов одного и того же вида, объединенных общим местом обитания, является уже надорганизменной структурой. Важно подчеркнуть, что именно в этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования.
Биогеоценотический уровень. Биогеоценоз — совокупность организмов разных видов и различной сложности организации во всем многообразии связей с факторами среды их обитания. В течение совместного исторического развития организмов разных систематических групп возникают динамичные, довольно устойчивые сообщества.
, Биосферный уровень. Поскольку биосфера есть совокупность всех биогеоценозов, охватывающая все явления жизни, она является высшим уровнем организации живой материи. На биосферном уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии. ’
§2	. Термодинамический аспект жизни
Поток солнечной энергии воспринимается молекулами живых клеток, преобразуется в энергию химических связёй. Создаваемые таким образом (при фотосинтезе) химические вещества последовательно переходят от одних организмов к другим: от растений к растительноядным животным (заяц), от них —- к плотоядным животным первого порядка (лиса), затем второго порядка (волк) и так далее. Этот переход рассматривается как последовательный упорядоченный поток вещества и энергии.
Когда температура того или иного тела выше температуры окружающего воздуха, то есть имеет место некоторый градиент (перепад) температур, общая температура системы «тело-среда» стремится к равновесию. При этом тело будет отдавать тепло до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой окружающей среды. В конечном итоге энергия любого живого тела может быть рассеяна в тепловой форме, после чего наступает состояние термодинамического равновесия и дальнейшие энергетические процессы оказываются невозможными. О такой системе говорят, что она находится в состоянии максимальной энтропии. Таким образом, энтропия, являясь мерой неупорядоченности системы, отражает возможности превращения энергии. Если бы поток солнечной энергии, поступающий к Земле, только рассеивался бы и не передавался телам, го жизнь была бы невозможной. Для того чтобы энтропия системы не возрастала, организм или совокупность организмов должны извлекать «упорядоченность организации» откуда-то извне, т.е. непрерывно поддерживать, накапливать ее, или, как принято говорить, «работать» против градиента. Иными словами, организм должен извлечь из окружающей среды отрицательную энергию, или негэнтропию.
Организмы способны выполнять работу против уравновешивания температуры с окружающей средой именно за счет образования сложно организованных упорядоченных молекулярных структур. Очевидно, что для работы против градиента экологическая система должна получать соответствующую энергетическую дотацию. Получая ее от Солнца, она, по существу, является открытой системой. Организм извлекает негэнтропию из пищи, используя упорядоченность ее химических связей. При этом часть энергии теряется, расходуясь, например, на поддержание жизненных процессов, часть передается организмам последующих пищевых уровней. В начале же этого потока энергии находится процесс питания растений — фотосинтез, при котором повышается упорядоченность деградированных органических и минеральных веществ. Как следствие, энтропия уменьшается  за счет поступления «даровой» энергии от Солнца.
Представленная информация чрезвычайно важна, так как любые воздействия человека на биосферу и ее компоненты в конечном итоге приводят к повышению неупорядоченности систем (возрастанию энтропии) и могут иметь следствием их необратимую деградацию. Возможен случай, когда вся энергия организма или системы организмов полностью превращается в тепловую форму и рассеивается. Это может произойти, например, в случае гибели организма. Упорядоченный поток энергии прекращается, химические связи между молекулами разрушаются, и окислительно-восстановительные процессы останавливаются.
По второму началу термодинамики энергия любой системы стремится к состоянию термодинамического равновесия, что равнозначно максимальной энтропии. В такое состояние живой организм перейдет, если лишить его возможности извлекать упорядоченность (энергию) из окружающей среды. То же самое может произойти, если в сообществе живых организмов, например в лесу, прервать поступление и передачу энергии, уничтожив ассимиляционный аппарат (устьица, через которые происходит питание и газообмен) зеленых растений.
Следовательно, жизнь должна рассматриваться как процесс непрерывного извлечения некоторой экологической системой энергии из окружающей среды, преобразования и рассеивания этой энергии при передаче от одного пищевого звена к другому.
§	3. Энергообеспечение клеток
Поступающая энергия требуется для осуществления жизненно важных процессов, но в первую очередь для химического синтеза ве
ществ, используемых для построения и восстановления структур клетки и организма. Подчеркнем, что живые существа способны использовать только два вида энергии — световую (энергию излучения Солнца) и химическую (энергию связей химических соединений, содержащихся в пище). Этот признак и разделил живые организмы на фототрофы и хемотрофы
Фотосинтез. Солнечную энергию способны непосредственно использовать только клетки зеленых растений, одноклеточных водорослей, зеленых и пурпурных бактерий. За счет этой энергии они синтезируют органические соединения: углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и др. Такой биосинтез, который происходит благодаря энергии света, и называют фотосинтезом. Отметим, что зеленый цвет фотосинтезирующих клеток зависит от наличия в них хлорофилла, поглощающего свет в красной и синей частях спектра и пропускающего лучи, которые дают при их смешении зеленый пвет. Некоторые водоросли и бактерии имеют и иные светопоглощающие пигменты, что придает им бурый, красный или пурпурный цвет.
Исходными веществами для фотосинтеза служат диоксид углерода атмосферы и вода:
бсо, + бн,о.............> С6НПО, + 60,.
I I	хлорофилл	О 14 О I
Часть синтезируемой при фотосинтезе глюкозы является источником энергии для всех последующих процессов жизнедеятельности растения, в том числе и его роста (развития).
С целью последующего синтеза более сложных органических веществ растения наряду с первичным строительным материалом — глюкозой, используют многие неорганические вещества: азотистые, фосфорные, сернистые соединения. Главным источником азота как элемента питания растений служат молекулы атмосферного азота: его способны фиксировать бактерии, живущие в корневых клубеньках, главным образом бобовых растений. Газообразный азот превращается при этом в аммиак — NH} и далее входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и иных соединений.
Те живые существа нашей планеты, которые не способны к фотосинтезу, используют для питания готовые органические вещества. К ним относятся все животные и человек, живущие благодаря трансформированной растениями энергии Солнца (за исключением хемосинтезирующих микроорганизмов, о которых речь пойдет далее).
Фотосинтезирующие клетки, захватывая диоксид углерода из атмосферы, взамен выделяют в нее кислород. Постепенное наполнение атмосферы кислородом привело к появлению клеток с энергетическим аппаратом нового типа. Они производили энергию вследствие окисления органических соединений, в основном углеводов и жиров,
при участии атмосферного кислорода в роли окислителя. В результате на Земле наступил важнейший этап в развитии жизни — этап кислородной, или аэробной, жизни.
Таким образом, планетарная роль растений и иных фотосинтезирующих организмов чрезвычайно велика: 1) они превращают энергию солнечного света в энергию химических связей органических соединений. Последняя используется всеми остальными живыми существами планеты; 2) они поставляют в атмосферу кислород, который служит для окисления органических веществ и извлечения при помощи этого запасенной в них химической энергии аэробными клетками; 3) наконец, некоторые виды растений в содружестве (симбиозе) с азотфикси-рующими бактериями (см. ниже) переводят атмосферный азот в состав молекул аммиака, его солей и органических азотсодержащих соединений.
Хемосинтез. Сложные органические вещества для построения своих тел создают не только зеленые растения, но и бактерии, которые не содержат хлорофилла. Этот пропесс — хемосинтез осуществляется благодаря энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: сероводорода, водорода, аммиака, оксида железа (П) и др. Образующаяся при этом энергия запасается в форме аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Хемосинтез открыл известный русский микробиолог С.Н. Виноградский.
В качестве примера хемосинтеза рассмотрим окисление сероводорода и аммиака.	>
В водоемах, содержащих сероводород, живут бесцветные серобактерии. Энергию (Е), которая необходима для синтеза органических соединений из диоксида углерода, они получают в результате окисления сероводорода:
2H2S +О2 -> 2Н2О + 2S +Е.
Свободная сера, выделяющаяся в результате этого, накапливается в клетках бактерий. Если сероводорода впоследствии не хватает, бесцветные серобактерии производят дальнейшее окисление содержащейся в них свободной серы до серной кислоты:
2S + ЗО2 + 2Н2О -> 2H2SO4 + Е'.
Образовавшаяся энергия (Е') также используется для осуществления синтеза органического вещества из диоксида углерода. В целом энергетический эффект окисления сероводорода до серной кислоты равен 666 кДж на каждый моль сероводорода.
В почве и различных водоемах широко распространены нитрифицирующие бактерии. Они добывают энергию путем окисления аммиака и азотистой кислоты, поэтому играют очень важную роль в круговороте азота в природе. Аммиак, который образуется при гниении бел
ков в почве или водоемах, окисляется нитрифицирующими бактериями (их С.Н. Виноградский назвал нитросомонас) Этот процесс может быть описан таким уравнением:
- 2NH3 + ЗО2 ->2HNO2 +2Н2О + Е.
Энергия, которая выделяется при этом (662 кДж/моль), также используется для синтеза органических соединений. В последующем окисление азотистой кислоты HNO2 до азотной осуществляется другой группой нитрифицирующих микроорганизмов, названных нит-робактером.
2HNO2 + O2-»2HNO3 + Е.
Указанный процесс сопровождается выделением 101 кДж. Отметим, что процесс нитрификации происходит в почве в огромных масштабах и служит для растений источником нитратов. Кстати говоря, жизнедеятельность бактерий представляет собой один из важнейших факторов плодородия почв.
Итак, для того чтобы строить свое тело и размножаться, любой живой организм должен непрерывно получать определенное количество энергии. В дальнейшем она расходуется: 1) на поддержание жизни, т.е. основной обмен. Эти затраты носят одновременно энергетический и формообразующий характер, так как ткани тела организма постоянно обновляются на протяжении всей жизни; 2) на перемещение в пространстве (если речь идет об организме, который передвигается) — это затраты активности. Вместе с затратами на поддержание жизни оНи составляют затраты на самосохранение; 3) на обеспечение роста путем синтеза новой протоплазмы; 4) на формирование элементов, необходимых для размножения (яйца., эмбрионы, семена), и образование углеводных (растения) или жировых (животные) запасов.
§ 4.	Основные свойства живого вещества
Жизнь — высшая форма организации материи. В то же время, по мнению академика В.А. Энгельгардта, у живой материи практически нет таких свойств, каких не существовало бы у неживой материи. Живое отличается от неживого только совокупностью особенностей.
Существенным свойством живого является обмен веществ, энергии и информации. Организм потребляет из окружающей среды энергию и вещества и использует их для жизненно важных реакций, а затем возвращает в среду эквивалентное количество энергии и вещества, но уже в другой форме, менее пригодной для него. Организм выступает как открытая система, находящаяся в стационарном со
стоянии: скорость поступления в нее веществ и энергии из окружаю-щей среды уравновешивается скоростью переноса веществ и энергии из системы. В основе последней находятся белки — носители большинства жизненных функций и нуклеиновые кислоты — носители информации. Живое вещество способно существовать только в потоке непрерывного обмена веществ, энергии и информации с окружающей средой. Прекращение движения в этом потоке хотя бы одного компонента прекращает жизнь организма.
В основе обмена веществ лежат взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т.е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения разлагаются на простые, и выделяется энергия, требуемая для реакций биосинтеза. Отметим, что биогенные (необходимые для живого вещества) элементы всегда находятся в сложных миграциях, перемещениях. Их совокупность составляет круговорот веществ в биосфере.
Источниками энергии для живого вещества служат солнечная и другая тепловая радиация, пища, наконец, контакты с более теплыми телами. Энергия живых организмов в процессе их жизнедеятельности подвергается многим превращениям, в частности преобразовывается в механическую, тепловую, световую, химическую, электрическую и в конце концов рассеивается в окружающем пространстве.
В широком и основном значении информация — это передача от одного живого объекта к другому различных сведений или иных воздействий, которые влияют на их жизнедеятельность. В узком смысле (например, для кибернетики) информация — это «антиэнтропия» (негэнтропия), или мера упорядочения материи. Кроме того, каждый живой организм воспринимает и накапливает непрерывный поток информации второго рода, который поступает к нему из окружающей среды: звуки, запахи, зрительные образы, изменение температуры, освещенности и т.д.
Единство химического состава. Для живых организмов последний характеризуется наличием тех же химических элементов, которые содержатся и в объектах неживой материи. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. Живое вещество состоит почти на 98,8% из элементов, которые повсеместно присутствуют и в атмосфере и в гидросфере: кислорода, водорода, азота и углерода. Из оставшихся один процент приходится еще на четыре элемента, широко распространенных и весьма подвижных: кальций, калий, магний и кремний. Еще 0,2% приходятся на долю серы, фосфора, хлора, натрия, алюминия и железа и лишь 0,01% — на все остальные элементы.
Благодаря обмену веществ обеспечивается относительное постоянство химического состава всех частей организма.
Здесь уместно, по нашему мнению, привести закон физико-химического единства живого вещества, сформулированный В.И. Вернадским: все живое вещество Земли физико-химически едино.
Логичным является следствие из этого закона: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части (или: вредное для одних видов существ вредно и для других).
Киральность — способность вещества поляризовать свет в одну из сторон (правую или левую). Чистотакиральная — наличие исключительно объектов, которые несовместимы со своим зеркальным изображением (например, левая и правая руки). Согласно закону кираль-ной чистоты Л. Пастера, живое вещество состоит из кирально чистых структур. Действительно, сахара, например, вырабатываемые живыми организмами, всегда поляризуют свет вправо и только вправо. Искусственно киральную чистоту получить очень трудно.
Самовоспроизведение. Каждая отдельно взятая биологическая система существует ограниченное время: поэтому поддержание жизни невозможно без воспроизведения себе подобных. В основе последнего лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК).
Процесс самовоспроизведения тесно связан с явлением наследственности. любое живое существо рождает себе подобных. Наследственность состоит в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение, что связано с относительной стабильностью, т.е. постоянством строения молекул ДНК. Однако важно подчеркнуть, что развитие биологических процессов не может быть жестко детерминированным, предопределенным во всех деталях. Поэтому особенности родителей передаются потомству не с абсолютной точностью, а всегда с некоторыми отклонениями, обычно незначительными (микромутации), иногда существенными (макромутации).
Изменчивость — противоположное наследственности свойство организма. Оно связано с его способностью приобретать новые признаки и свойства. В основе наследственной изменчивости лежат изменения так называемых биологических матриц — молекул ДНК. Благодаря изменчивости создается разнообразный материал для естественного отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования. При этом лучшие шансы на сохранение получают особи, которые более приспособлены и быстрее размножаются. Однако и здесь в реальной жизни нет жесткой детерминации, поэтому возможны любые случайности. Согласно Ч. Дарвину, изменчивость, наследственность и естественный отбор — главные факторы эволюции жизни, способствующие появлению новых ее форм, новых видов живых организмов.
Способность к росту и развитию присуща любому живому орга-, низму, который с момента зарождения растет, увеличиваясь в размерах и массе, но при этом сохраняет общие черты строения. Таким образом, рост сопровождается развитием и в результате возникает новое качественное состояние живого объекта. Важно отметить, что развитие живой формы материи в пелом представлено как индивидуальным, так и историческим развитием. На стадии индивидуального развития постепенно и последовательно проявляются все свойства единого организма. Историческое развитие сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Именно благодаря ему возникло все многообразие живых организмов на Земле.
Для нормального функционирования живого организма в меняющихся условиях окружающей среды необходимо внутреннее регулирование — саморегуляция различных процессов, полное подчинение их единому порядку поддержания постоянства внутренней среды — гомеостазу. В основе механизма саморегуляции лежит принцип обратной связи, в соответствии с которым сигналом для включения того или иного регулируемого пропесса может быть изменение состояния какой-либо системы, например, изменение температуры, концентрации веществ и т.д. В отдельной клетке такие системы построены на химических принципах (процессы обмена веществ, как известно, регулируются на основе биологического катализа), в многоклеточном организме животного — на основе гуморальной и нервной регуляции, в сообществах организмов — в зависимости от разнообразия внутри- и межвидовых взаимодействий.
Чертой, присущей всему живому, является раздражимость. Она выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие и связано с передачей информации из внешней среды биологической системе любой сложности (организму, органу, клетке). Благодаря этому свойству организмы способны избирательно реагировать на условия окружающей среды (например, на тепло и холод). Наиболее яркой формой проявления раздражимости является движение. Реакции многоклеточных на раздражение (рефлексы) осуществляются с помощью нервной системы. Укажем, что сочетания «раздражитель-реакция» могут накапливаться в виде опыта, т.е. научения и памяти и использоваться в последующей жизнедеятельности (по крайней мере у животных).
Дискретность является всеобщим свойством материи. Любая, в том числе биологическая, система состоит из отдельных, но, тем не менее, взаимодействующих частей, которые образуют структурнофункциональное единство. Живое вещество существует всегда дискретно — в форме обособленных друг от друга тел; они характеризуются трехмерной структурой, которая специфична для каждого вида.
Именно по характеру этой структуры можно отличить, например, льва от кошки.
Структурная сложность живого начинается с гигантских полимерных молекул и продолжается на уровне клеток многоклеточных организмов и надорганизменных сообществ. Все живое на Земле характеризуется иерархичностью (соподчиненностью) структурной организа-пии. Жизнедеятельность биологических систем на менее сложном уровне является предпосылкой осуществления свойств живого на более высоком уровне. Так, например, самовоспроизведение на уровне многоклеточного организма невозможно без деления клеток, и т.д. Указанная взаимосвязь и соподчиненность уровней организации живого является отражением иерархичного принципа строения биологических систем и лежит в основе биологической формы движения материи.	, ,
Вышеизложенное позволит, по нашему мнению, более близко подойти к пониманию того, что такое жизнь. Согласно Н.Ф. Реймерсу, жизнь — это «...особая форма физико-химического состояния и движения материи, характеризуемая зеркальной асимметрией аминокислот и сахаров, обменом веществ, гомеостазом, раздражимостью, самовоспроизведением, системным самоуправлением, саморазвитием, приспособляемостью к среде (адаптацией), обычно подвижностью, физической и функциональной дискретностью отдельных индивидов или их общественных конгломератов (пчелы, муравьи, термиты и др.), исключительным разнообразием форм (число которых оценивается разными авторами от 1 —1,5 до 5 млн) при общем физико-химическом единстве живого вещества биосферы».
Можно предполагать, что дальнейшее углубленное изучение различных форм проявления разума, свойств разумной материи с учетом последствий (позитивных и негативных) возрастающего ее воздействия на окружающую природную среду, которые неизбежно затронут и самого носителя разума — человека, может внести в указанное определение жизни существенные коррективы.
§ 5.	Классификация живых организмов
Все живые организмы биосферы подразделяются на четыре царства: прокариоты (доядерные), животные, грибы и растения.
Прокариоты — эго простейшие организмы, клетки которых не имеют истинного ядра. К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли.
Животные, грибы и растения в своих клетках содержат настоящие. ядра, которые отделены от цитоплазмы ядерной мембраной. Вследствие этого они выделены в надцарство эукариотов (ядерных).
В свою очередь каждое парство эукариотов подразделяется на под-парства:
1) животные — на простейшие и многоклеточные; 2) грибы — на низшие и высшие; 3) растения — на багрянки, настоящие водоросли и высшие растения.
По отношению к кислороду, присутствующему в среде, все животные делятся на аэробные (жизнедеятельность возможна только при наличии свободного кислорода) и анаэробные (обитают без кислорода). Живое вещество можно рассматривать как соматическое и репродуктивное.
Соматическое (от греч. soma — тело) вещество — это совокупность всех клеток организмов, кроме половых, репродуктивных.
Репродуктивное вещество — это вещество, благодаря которому жизнь в биосфере постоянно воспроизводится. Масса репродуктивного живого вещества незначительна в сравнении с соматическим, но именно оно определяет непрерывность в глобальной экосистеме. Соматическое вещество распространяет, переносит репродуктивное вещество во все уголки планеты, обеспечивая тем самым повсеместность жизни.
Все разнообразие видов живых организмов биосферы связано между собой через питание. Так как питание, образно говоря, — красная нить экологии, весьма важна классификация живого вещества по его способам. При этом различают автотрофы, гетеротрофы и миксо-трофы.
Автотрофы (от греч. autrs-сам, trophic питаться) — организмы, получающие все нужные им для жизни химические элементы из окружающей косной материи и не нуждающиеся в готовых органических соединениях другого организма для построения собственного тела. Основной источник энергии, используемый автотрофами, — Солнце. Автотрофы, можно сказать, являются кормильцами биосферы: они не только питаются сами, но и кормят (своим телом) других. Поэтому их называют продуцентами. Биомасса, создаваемая ими, называется первичной.
Среди автотрофов выделяют фотоавтотрофы (используют в качестве источника энергии солнечный свет) и хемоавтотрофы (используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ. К автотрофам относятся, например, наземные зеленые растения, водоросли и бактерии, которые способны к фотосинтезу. При этом наземные растения образуют основную массу органического вещества в биосфере.
Гетеротрофы (от греч. ЬйГегоз-другой) — это организмы, использующие для своего питания чужие тела (живые или мертвые), т.е. готовые органические вещества. Очевидно, что жизнедеятельность
гетеротрофов полностью определяется синтетической активностью автотрофов.
Среди гетеротрофов выделяют три группы организмов: убивающие объект питания (хищники); питающиеся за счет других организмов, но не убивающие их (паразиты, кровососы); питающиеся отмершей органикой.
Гетеротрофы имеют более богатое видовое разнообразие, нежели автотрофы, тем не менее общая их биомасса существенно меньше. Гетеротрофные организмы выполняют в экологических системах роль консументов (к ним относят всех животных, часть микроорганизмов, паразитических и насекомоядных растений) и редуцентов (главным образом грибы и бактерии). Последние в процессе своего питания превращают пищу — органические остатки — в неорганические вещества, возвращая таким образом их в биосферу. Биомассу, которую образуют гетеротрофы, называют вторичной.
Наконец, существуют организмы со смешанным типом питания — мйксотрофы (сине-зеленые водоросли и растения-паразиты).
§ 6. Предмет и основные задачи экологии
Ныне слово «экология» стало весьма популярным, этот термин нередко употребляют в сочетании с такими словами, как общество, культура, семья, здоровье и т.д. Наиболее часто применяют это слово, указывая на неблагополучное состояние окружающей нас природы.
Термин «экология* образован от двух греческих слов (oikos — дом, жилище и logos — наука, знание) и означает в буквальном смысле «наука о местообитании».
Любой натуралист-исследователь растительного и животного миров — всегда не только ботаник или зоолог, но и эколог, поскольку невозможно изучать тот или иной организм в отрыве от его местообитания. Поэтому великими экологами прошлого, вне всякого сомнения, можно назвать шведа К. Линнея (1707—1778), француза Ж.Б. Ламарка (1744—1829), англичан Т. Мальтуса (1766—1834) и Ч. Дарвина (1809— 1882).
Первым трудом по экологии следует считать работу Ч. Дарвина (1859 г.) «Происхождение видов». Сформулированный им вывод о существующей в природе постоянной борьбе за существование принадлежит, без сомнения, к числу центральных положений экологии. В 1866 г. вышел в свет фундаментальный труд немецкого зоолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов». В нем впервые дано общее определение эколо^ии^к^к суммы знаний по совокупно
сти взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической. Ученый отнес экологию к биологическим наукам и наукам о природе, которых прежде всего интересуют все стороны жизни биологических организмов.
В качестве самостоятельной науки экология сформировалась к началу XX века. При этом наряду с зарубежными учеными в ее развитие и становление внесли огромный вклад наши соотечественники: К.А. Тимирязев, В.В. Докучаев, В.И. Вернадский, Н.И. Вавилов, В.Н. Сукачев, С.С. Шварц, Г.Ф. Морозов, А.В. Яблоков, Н.Ф. Рей-’ мерс и др,
. Так, крупнейший русский ученый В.И. Вернадский создал учение о биосфере, указав при этом, какую огромную роль играют живые организмы в геохимических процессах на нашей планет,е.
Истинное значение экологии по-настоящему стали осознавать лишь на закате XX века, когда возрастание численности населения планеты и резко усилившееся воздействие человека на природную среду, приведшее к ее деградации, поставили со всей остротой вопрос: быть или не быть человеческой цивилизации. Чтобы удовлетворить свои немалые потребности в чистом воздухе, воде и физиологически здоровой пище, человеку надо знать не только, как устроена и как функционирует природная среда, но и как сделать ее своим союзником, сведя одновременно до минимума наносимый ей вред. Эти проблемы как раз и изучает экология.
Правомочен вопрос: чем же отличается экология от других биологических наук, например, ботаники, зоологии и многих других? С целью ответа на этот принципиальный вопрос необходимо рассмотреть основные объекты экологического изучения или основные подразделения экологии путем перехода от простого к сложному.
Логика развития экологии как науки, а также потребности практической охраны объектов природы обусловили создание-так называемого экологического варианта системного познания, или экологического подхода.
Особенностью последнего является то, что в представление об экологической системе входят две крупные подсистемы: одна из них условно помещается в центре и рассматривается как главный (или центральный) объект, а другая — как окружающая среда. Эти подсистемы непрерывно обмениваются веществом, энергией и информацией. Все связи оцениваются прежде всего по их воздействию на установленный объект. Выбирая по тому или иному критерию центральный объект (организм, популяцию и т.д.), ученые автоматически разграничивают систему и среду, выявляя при этом контуры основных связей между ними.
Следуя этому подходу, можно мысленно вычленить из мира живой природы, всего многообразия живых организмов только одну
особь. Эта условно изолированная особь (например, заяц) будет находиться под воздействием только	окружающей среды, сре-
ди которых основными окажутся климатические. Именно они, в первую очередь температура, влажность, освещенность и др., имеют определяющее значение в распространении тех или иных видов на Земле. Кроме того, для водных организмов особое значение приобретает вода как единственная среда обитания, а для наземных растений огромную роль играют физические и химические свойства почвы.
Изучение действия различных природных факторов на отдельные (искусственно изолированные организмы) есть первое и наиболее простое подразделение экологии — аутэкология.
Рассмотрим далее более высокий уровень организации живой материи, когда особь находится в окружении таких же особей, которые вместе занимают определенную территорию и относятся к одному виду. Такие группы, как уже отмечалось ранее, называют популяциями^ лат. populus — народ, население). В популяции особь начинает испытывать влияние соседей, а главное — начинает воспроизводиться. При этом, очевидно, возникают новые проблемы, которые обусловливают необходимость изучения влияния тех же внешних факторов, но уже не на отдельную особь, а на группу особей, на изменение ее состава и численности.
Нельзя полагать, что популяпия — просто сумма отдельных особей, а ее свойства — лишь сложение свойств этих особей. У популяции в результате сложного взаимодействия входящих в нее организмов появляются только ей присущие свойства, которые совершенно не присуши отдельной особи (например, способность к размножению, а следовательно, к изменению численности и полового состава).
Исследование жизнедеятельности отдельных популяций, определение характера и причин их изменений, происходящих в результате внешних и внутренних воздействий, составляет предмет популяционной экологии, или демэкологии.
Однако совершенно ясно, что как отдельная особь не способна длительно существовать вне «родной» популяции, так и сама популяция не может жить изолированно: она нуждается в веществе и энергии, информации, пространстве и других ресурсах, без которых нет жизни. Вследствие этого одна популяция вступает во взаимоотношения, причем самые разнообразные, с другими популяциями. Это и борьба за пространство и пищу, но это может быть и взаимная помощь (опыление насекомыми растений) и т.д. Иными словами, различные популяции связаны множеством нитей, ойи, объективно повинуясь законам природы, не могут существовать друг без друга. Следовательно, совместно обитающие популяции различных организмов всегда образуют определенное единство, которое называют сооб
ществом, или биоценозом. Важнейшее свойство сообщества — устойчивость, т.е. способность к самоподдержанию своих природных свойств и видового состава при внешних воздействиях. При этом важно подчеркнуть, что устойчивость сообщества обусловлена как устойчивостью уходящих в него популяпий, так и особенностями взаимодействия между ними. Изучение сообществ, их взаимоотношений с окружающей средой составляет предмет экологии сообществ, или синэкологии (от греч. sun — вместе, с).
Однако и сообщество не способно существовать изолированно от окружающей среды, так как многие виды взаимоотношений популяций, входящих в сообщество, осуществляются через элементы неживой природы или весьма зависят от нее (например, хищники обычно выходят на охоту ночью). Сообщество живых организмов занимает определенное жизненное пространство, которое называется биотопом (от греч. bios — жизнь и topos — место).
Биотоп вместе с сообществом живых организмов различных видов образуют экологическую систему или сокращенно экосистему. Главная ее особенность состоит в том, что в ней длительное время поддерживаются вполне устойчивые взаимодействия (обмен веществом, энергией и информацией) между элементами живой и неживой природы. Таким образом, в отличие от популяции или даже сообщества экосистему можно считать вполне самостоятельным объектом, так как в ней имеются все компоненты, необходимые для ее длительного существования. Экосистемами являются лес, озеро, тундра и так далее, но к ним следует отнести и каплю воды со всеми ее обитателями.
Совокупность всех экосистем планеты, которые имеются в пределах трех геосфер (атмосферы, гидросферы и литосферы) и с которыми находятся во взаимодействии живые организмы, образует самую крупную экосистему Земли — биосферу.
Изучение биосферы, в которой все живые организмы тесно связаны между собой и со своим окружением, состоящим из элементов неживой природы (воды, воздуха, почвы, света, температуры и др.), — задача сложнейшего раздела экологии — глобальной экологии.
В экологии имеются и другие подразделения, определяемые тем, что ставится в центр внимания, что является центральным объектом изучения. Так, если таковым служит изучение человека, то отраслью экологии, применяющей экологический подход к человеческому обществу, будет экология человека. Она изучает вопросы сохранения и развития здоровья людей на основе выявления зависимости организма человека, его психики от состояния природной и социальной среды.
В последнее время важнейшим направлением экологии становится социальная экология Она призвана объяснить и дать прогноз ос
новных путей развития взаимодействия общества с природной средой, имея пелью их гармонизапию на различных уровнях — локальном, региональном, глобальном. Отметим, что среди естественных наук экология впервые включила в круг своих интересов вопросы улучшения условий жизнедеятельности людей.
Итак, экология — синтетическая биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.
Она изучает влияние факторов среды на растительные и животные организмы, реакции отдельных особей, популяций и сообществ на эти факторы, а также механизмы, которые влияют на численность популяций, их структуру, исследует биологическую продуктивность природных сообществ, закономерности функционирования экологических систем.
Как учебный предмет экология делится на четыре основных раздела:
1) аутэкология, или факториальная экология (учение об экологических факторах); 2) экология популяций, или демэкология; 3) экология сообществ и экосистем, или биогеоценология; 4) основы учения о биосфере, или экология биосферы.
При изучении многообразных процессов, которые происходят в живой природе, экология использует много методов, среди которых главными являются метод наблюдения, сравнительный метод, исторический метод, экспериментальный метод и Моделирование. В частности, исторический метод изучает закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. В лабораторных опытах исследуется влияние разных условий на организмы, устанавливается их реакция на заданные воздействия. В процессе изучения отношений организмов со средой обитания в искусственно созданных условиях можно достаточно глубоко разобраться в происходящих явлениях природы.
В то же время очевидно, что взаимосвязи живых организмов с окружающей их средой, которая характеризуется множеством элементов и явлений, могут быть изучены наиболее полно лишь в природных условиях. Именно вследствие этого натурные наблюдения и эксперименты занимают самое важное место.
Относительно новым методом исследования в современной экологии является моделирование, позволяющее изучать сложные объекты, явления и процессы путем их упрощенного имитирования (натурного, математического, логического). Существенным преимуществом экспериментов на модели является то, что при этом могут быть воспроизведены такие крайние положения (например, температура), которые в ряде случаев не могут быть воссозданы на самом объекте.
Экология — наука, использующая для своего развития данные самых разных дисциплин. Она тесно переплетается с целым рядом
смежных наук: биологией (ботаникой и зоологией), географией, геологией, физикой, химией, генетикой, математикой, медициной, агрономией, архитектурой и многими другими. Изучая самые высокие уровни интеграции живой материи и в процессе познания переходя от популяции какого-либо одного вида к сообществам и экосистемам и, наконеп, к биосфере в пелом, экология объединяет в научном поиске и нередко координирует усилия специалистов и ученых многих направлений.
Сегодня экология перестала быть чисто естественной биологической наукой, это — комплексная социоестественная наука. В ее предмет практически вовлечены все стороны жизнедеятельности человека. Накапливая экологическое знание, постепенно меняя свои представления о существующем порядке в Природе, человек начинает понимать: порядок этот не случаен, он необходим для существования и развития самой человеческой пивилизации.
Признавая важную роль экологии, которую она играет в современном мире, отводя ей подобающее место в естествознании, следует научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями, терминами. Это особенно важно, если вспомнить, что хищническое подчас использование человеком природных богатств, при незнании или нежелании постичь законы природы, часто приводит к тяжким и даже непоправимым последствиям. Об этом свидетельствуют трагедии исчезнувших пивилизапий, а также современный международный опыт и опыт нашей страны. Печальными примерами неразумного природопользования являются гибель Аральского моря, угроза экологической катастрофы, нависшая над Байкалом, Ладогой, Волгой. Крайне загрязнена атмосфера и резко ухудшились условия жизни в большинстве крупных городов. Тысячи квадратных километров территории стали опасны для людей и многих других организмов в результате катастрофы лишь одного энергоблока Чернобыльской АЭС. Под знаком вопроса оказывается сама возможность существования человеческой цивилизации.
Следует осознать, что человек для природы — всего лишь один из многочисленных порожденных ею видов живых существ. Когда-то его не было... Война, которую человек фактически ведет с природой, — заранее проигранная война: кто бы ни победил в ней — человек обречен. Выход из создавшегося положения — мирное сосуществование человеческого общества и природы, при котором должна быть разумно перестроена жизнь и отдельного человека, и общества в целом.
Все это определяет стратегическую задачу экологии: на основе познания законов природы, используя все достижения научно-технического прогресса, создать научную базу для гармонизации взаимоот
ношений человеческого общества и природы и разработать практические рекомендации, направленные на оздоровление и поддержание надлежащего качества природной среды, без чего невозможно нормальное существование всего ныне живущего на Земле и жизни как таковой в перспективе.
Вопросы для самоконтроля
1.	Охарактеризуйте уровни организации живой материи номере их усложнения.
2.	Рассмотрите жизнь и ее развитие с позиций термодинамики.
3.	Перечислите и охарактеризуйте основные свойства живого вещества.
4.	Что общего в процессах фотосинтеза и хемосинтеза, в чем их различие?
5.	Какие принципы положены в основу классификации живых организмов?
б.	Дайте определение экологии. Какой принцип лег в основу классификации экологии?
7.	Какая взаимосвязь существует между экологией и охраной природы?
8.	Сформулируйте стратегическую задачу экологии.
Глава 2. Основы факториальной . экологии (аутэкологии)
§1. Организм и среда
Аутэкология, изучающая взаимоотношения представителей того или иного вида с окружающей его средой, в основном опирается на исследования процессов адаптапии видов к окружающей среде, в особенности к абиотическим факторам парных взаимодействий (организм — фактор). Именно поэтому ее часто называют факториальной экологией.
Аутэкологические исследования характерны как для биологической экологии, так и экологии человека, где широко применяются физиолого-гигиеническое нормирование факторов среды и исследования ее экстремальных воздействий на организм.
Среда с позиции экологии. Организм является начальной, основной единицей обмена веществ. Именно с организма и начинается цепочка взаимоотношений живой материи, ее нельзя прервать ни на одном уровне. Очевидно, что существует глубокая связь между организмом и окружающей средой.
Среда — комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. В широком смысле это материальные тела, явления и энергия, воздействующие на организм.
Существует значительное разнообразие объема значений слова «среда» в зависимости от степени конкретизации понятия. Так, внешняя среда рассматривается как совокупность сил и явлений природы, ее вещество и пространство, любая деятельность человека (организма), находящаяся вне рассматриваемого объекта или субъекта и необязательно непосредственно контактирующая с ним. Понятие окружающая среда — то же, что и среда внешняя, но она находится в непосредственном контакте с объектом или субъектом. Термин, очевидно, требует определяющего дополнения: среда, окружающая кого? что? Поэтому более правильно говорить «окружающая человека среда», и т.д. Различают также природную среду (сочетание естественных и измененных деятельностью человека факторов живой и неживой природы, которые проявляют эффект воздействия на организм), среду абиотическую (все силы и явления природы, происхождение которых прямо не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов) и среду биотическую (силы и явления природы, которые обязаны своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов).
Имеет место и конкретное пространственное понимание среды, как непосредственного окружения организма — среда обитания. К. ней относят только те элементы среды, с которыми данный организм вступает в прямые или непрямые отношения, т.е. это все то, среди чего он живет.
В земных условиях живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. Первой по времени была водная среда, в которой возникла и распространилась жизнь. В дальнейшем живые организмы овладели наземновоздушной средой, затем они создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами организмы, тела которых использовались паразитами или симбионтами.
Необходимо подчеркнуть, что понятие «среда» не является синонимом понятия «условия существования». Последнее означает сумму жизненно необходимых факторов среды, без которых живые организмы не могут существовать.	<
Влияние среды на организм. Организм, испытывая потребность в притоке вещества, энергии и информации, полностью зависит от среды. Уместно здесь привести закон, открытый российским ученым КФ. Рулье: результаты развития (изменений) любого объекта (организма) определяются соотношением его внутренних особенностей и особенностей той среды, в которой он находится. Этот закон, иногда называемый первым экологическим законом жизни, имеет общее значение, так как в равной мере относится к живой и неживой материи, а также к социальной сфере.
Эволюционно возникшее приспособление организмов к условиям среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей, носит название адаптации.
Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни вообще, поскольку обеспечивает саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. При этом адаптации способны проявляться на самых разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экосистем.
Каждый организм реагирует на окружающую среду в соответствии со своей генетической конституцией. Правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма гласит: до тех пор, пока среда, окружающая определенный вид организмов, соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям, этот вид может существовать. Согласно этому правилу тот или иной вид живого возник в определенной среде и в той или иной степени смог приспособиться к ней. Дальнейшее его существование возможно лишь в ней или в близкой к ней среде.
Резкое и быстрое изменение условий среды обитания может привести к тому, что генетический аппарат вида не сможет приспособиться к новым условиям жизни. Сказанное в полной мере относится и к человеку. „
Влияние живых организмов на среду. Организмы и сами способны существенно воздействовать на среду. Так, их жизнедеятельность сильно влияет на газовый состав атмосферы. Это связано, в частности, с тем, что в результате фотосинтеза зеленых растений в атмосферу поступает кислород. Диоксид углерода, напротив, извлекается из атмосферного воздуха растениями и вновь поступает туда в процессе разложения остатков погибших организмов. В процессе разложения тел погибших организмов бактерии, грибы и животные участвуют в образовании почвы. Именно жизнедеятельность организмов определяет содержание растворенных органических соединений и минеральных солей в природных водах. Укажем, что организмы, меняя химический состав среды, воздействуют и на ее физические свойства.
На предел воздействия организмов па среду обитания описывает другой экологический закон жизни (Ю.Н. Куражковский): каждый вид организмов, потребляя из окружающей среды необходимые ему вещества и выделяя в нее продукты своей жизнедеятельности, изменяет ее таким образом, что среда обитания становится непригодной для его существования.
Таким образом, организмы испытывают воздействие постоянно меняющихся условий среды, но и сами способны изменять эти условия.
§ 2. Экологические факторы среды
Экологический фактор — это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живой организм хотя бы на протяжении одной из фаз его индивидуального развития. В свою очередь, организм реагирует на экологический фактор специфическими приспособительными реакциями, т.е. адаптируется к ним.
Экологические факторы весьма разнообразны, имеют разную природу и специфику действия они могут быть необходимы для организмов или, наоборот, вредны для них, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Их подразделяют на абиотические и биотические, антропические.
Абиотические факторы — это все свойства неживой природы, прямо или косвенно влияющие на живые организмы (свет, температура, радиация, давление, влажность воздуха, солевой состав воды, рельеф местности и т.д.).
Биотические факторы — это прямые и опосредованные формы воздействия живых существ друг на друга. Любой организм в реальных условиях постоянно испытывает на себе самое различное влияние других существ.
Антропические факторы — факторы, которые возникают в ходе непосредственного (прямого) воздействия человека на что-то.
Весьма часто употребляют термин «антропогенный фактор». Под ним понимают фактор, косвенно обязанный своим происхождением деятельности (настоящей и прошлой) человека. В последние годы антропогенные факторы, учитывая силу их воздействия, выделяют как отдельную категорию экологических факторов.
В табл. 2.1 приведен один из вариантов классификации экологических факторов среды.
Таблица 2.1 Классификация экологических факторов среды
(Пономарева И.Н., 1975 г.)
Абиотические	Биотические
Климатические: свет, температура, влага, движение воздуха, давление Эдафогенные (от «эдафос» — почва): механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность Орографические: рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона Химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растений	Фитогенные: растительные организмы Зоогенные: животные организмы Микробногенные: вирусы, простейшие бактерии Антропогенные: деятельность человека
В последние годы антропогенные факторы, учитывая силу их воз-действия; выделяют как отдельную категорию экологических факторов.
Существуют и другие подходы к классификации экологических факторов: по очередности (первичный и вторичный)-- по времени (эволюционный и исторический); по происхождению (космический, абиотический, биогенный, биотический, биологический, природно-антропогенный, антропический); по среде возникновения (атмосферный, водный, геоморфологический, эдафический (эдафогенный), физиологический, генетический, популяционный, биоценотический, экосистемный, биосферный); по степени воздействия (летальный (приводящий живой организм к гибели), экстремальный, лимитирующий, беспокоящий, мутагенный, тератогенный (приводящий к уродствам в ходе индивидуального развития).	'
Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов. Так, сильный ветер в зимнее время весьма неблагоприятен для крупных животных, особенно обитающих открыто (лоси), но не действует на более мелких, обычно укрывающихся в норах или под снегом.
Ряд свойств среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени: сила тяготения, солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства атмосферы. Другие экологические факторы (температура, влажность, ветер, хищники, паразиты и т.д.) изменчивы во времени и пространстве. При этом особенности среды обитания определяют, как уже указывалось, степень и характер изменчивости каждого из факторов. Так, например, температура меняется'существенно на поверхности суши, но практически постоянна на дне океана или в глубине пещер.
А.С. Мончадский предложил оригинальную классификацию экологических факторов. Он исходил из того, что приспособительные реакции организмов к тем или иным факторам среды определяются степенью постоянства воздействия этих факторов, т.е. их периодичностью. С учетом вышеизложенного выделяются первичные и вторичные периодические факторы, а также непериодические факторы.
К первичным периодическим факторам относят явления, связанные в основном с вращением Земли: суточная смена освещенности, смена времен года. Эти факторы, которым свойственна правильная периодичность, действовали задолго до появления жизни на Земле и возникающие живые организмы должны были адаптироваться к ним.
Вторичные периодические факторы — следствие первичных периодических: ^например, влажность, температура, осадки, динамика растительной пиши (для животных), содержание растворенных газов в воде.
К непериодическим факторам относятся факторы, не имеющие правильной периодичности, цикличности. Таковы почвенно-грунтовые факторы, разного рода стихийные явления. Уточним, что «непериодично» лишь само тело почвы, составляющие ее компоненты, но динамика таких свойств почвы, как влажность, температурный режим, может определяться первичными периодическими факторами и в свою очередь оказываться периодичной.
Антропогенное воздействие на среду проявляется, прежде всего, в изменении режима множества биотических и абиотических факторов, переходе их зачастую за те пределы, которые отвечают экологическим требованиям живых организмов. Это обстоятельство и послужило причиной исчезновения многих видов растений и животных с лица Земли.
§3. Общий характер действия экологических факторов
Несмотря на многообразие влияния экологических факторов, можно выявить общий характер их воздействия на организм.
При небольших значениях или при чрезмерном воздействии фактора жизненная активность организма заметно угнетается. Наиболее эффективно действие фактора не при минимальных или максимальных его значениях, а при некотором его значении, оптимальном для данного организма. Диапазон действия, или зона толерантности (выносливости), экологического факгора ограничен соответствующими крайними пороговыми значениями {точки минимума и максимуму данного фактора, при которых возможно существование организма (рис. 2.1). Дочка на оси абсцисс, которая соответствует наилучшему показателю жизнедеятельности организма, означает оптимальную величину фактора — это точка оптимума. Так как определить оптимальное значение факгора с высокой точностью бывает трудно, говорят о диапазоне значений последнего — о зоне оптимума или зоне комфорта. Таким образом, три точки (оптимума, минимума и максимума) составляют три кардинальные точки, которые определяют возможные реакции организма на данный фактор. Крайние участки кривой, выражающие состояние угнетения при недостатке или избытке факгора, называют зонами пессимума. Рядом с критическими точками лежат сублетальные величины фактора, а за пределами зоны толерантности — летальные значения фактора, при которых наступает гибель организма.
Условия среды, в которых какой-либо фактор (или совокупность факторов) выходит за пределы зоны комфорта и оказывает угнетающее действие, в экологии часто называют экстремальными.
Рассмотренные выше закономерности воздействия экологических факторов на живые организмы и характер ответных реакций последних известны как «правило оптимума».
Законы минимума и толерантности. Лимитирующий фактор. Существование и выносливость организма часто оказываются чувствительными к двум или большему числу факторов окружающей среды. В таких случаях решающее значение будет принадлежать такому фактору или ресурсу, который имеется в минимальном, с точки зрения потребностей организма, количестве. Эта идея легла в основу так называемого закона минимума, сформулированного немецким химиком Ю. Либихом (1840 г.): выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Суть этого закона легко понять на таком примере. Величина урожая опреде-
 Рис. 2.1. Общая схема действия экологического фактора на живой организм: 1 — точка минимума; 2 — точка оптимума; 3 — точка максимума
ляется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего, т.е. данный элемент находится в минимальном количестве. Урожай будет возрастать пропорционально вносимым дозам до тех пор, пока не окажется в минимуме другое вещество.
Выявление наиболее слабого звена цепи очень важно в экологическом прогнозировании, планировании и экспертизе проектов. Упомянутое правило позволяет рационально производить замену дефицитных веществ и воздействий на менее дефицитные, что важно, например, в процессе эксплуатации природных ресурсов, а также в сельском хозяйстве.
Из практики известно, что сам факт существования организма может определяться не минимальным значением, а, наоборот, избытком любого из факторов. Впервые мысль об этом высказал американский ученый В. Шелфорд (1913 г.); она легла в основу закона толерантности: лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.
Смысл закона толерантности очевиден: все хорошо в меру.
Уточним, что лимитирующими факторами называются все факторы, уровень которых приближается к пределам выносливости организма или превышает их.
Таким образом, для организмов характерны экологический минимум и экологический максимум, они реагируют сходным образом на оба пессимальных значения фактора. Их выносливость к воздействиям в диапазоне между этими двумя величинами называют пределом толерантности вида.
Учение о лимитирующих факторах облегчает изучение сложных ситуаций во взаимоотношениях организмов и среды их обитания. При этом следует понимать, что не все факторы среды имеют одинаковое экологическое значение. Так, молекулярный кислород, являясь фактором физиологической необходимости для всех животных, с экологической точки зрения становится лимитирующим лишь в определенных местообитаниях. Если в водоеме гибнет рыба (особенно в жаркое время), то в первую очередь должна быть измерена концентрация кислорода в воде: она резко падает с возрастанием температуры.В случае же гибели птиц следует искать другую причину, так как содержание кислорода в воздухе относительно постоянно и достаточно с точки зрения требований наземных организмов.
Экологическая валентность организмов. Этот показатель характеризует диапазон адаптированности (приспособленности) вида к разнообразным условиям среды.
Относительная степень толерантности выражается рядом терминов, в которых используются приставки метено» — узкий, и «эври» — широкий. Так, эврибионтные и стенобионтные живые организмы — организмы соответственно широкой и узкой приспособленности. Примерами эврибионтных организмов являются волк, бурый медведь, тростник, способные жить в разнообразных условиях; стенобионтные — форель, живущая только в чистой проточной воде, глубоководные рыбы и др.
По отношению к конкретным факторам среды виды организмов подразделяют на: эвритермные и стенотермные, способные переносить значительные колебания температуры (песцы в тундре) или, наоборот, требующие строго определенных значений температуры (тепловодные рачки); эвригидридные и стеногидридные, характеризующиеся противоположной реакцией на колебания влажности; эвригалинные и стеногалинные, обладающие разной, адаптацией к степени засоления среды; эвриойкные и стеноойкные, способные жить в разных местах и предъявляющие жесткие требования к выбору местообитания.
Экологические валентности вида по отношению к разным факторам могут быть весьма разнообразными, что создает чрезвычайное
многообразие адаптапий в природе. Совокупность экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида.
§ 4.	Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды
Экологические факторы среды могут выступать как:
1)	раздражители (вызывают приспособительные изменения физиологических и биохимических функций);
2)	ограничители (обусловливают невозможность существования в данных условиях);
3)	модификаторы (вызывают анатомические и морфологические изменения организмов);
4)	сигналы (свидетельствуют об изменениях других факторов среды).
В процессе приспособления к неблагоприятным условиям среды организмы смогли выработать три основных пути избегания последних.
Активный путь — это путь, способствующий усилению сопротивляемости, развитию регуляторных пропессов, которые позволяют осуществить все жизненные функции организмов, несмотря на неблагоприятные факторы. Так, теплокровные животные — птицы и млекопитающие, обитая в условиях изменчивой температуры, поддерживают внутри себя постоянную температуру, которая оптимальна для биохимических процессов в клетках тела. Вполне очевидно, что такое активное сопротивление влиянию внешней среды требует больших затрат энергии, которую им надо постоянно восполнять, а также специальных приспособлений во внешнем и внутреннем строении организмов.
Пассивный путь связан с подчинением жизненных функций организма изменению факторов среды. Так, при недостатке тепла это приводит к угнетению жизнедеятельности и понижению уровня метаболизма, что способствует экономному использованию энергетических запасов.
При резком ухудшении условий среды организмы разных видов могут приостанавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние так называемой скрытой жизни. Например, некоторые мелкие организмы могут полностью высыхать на воздухе, а затем возвращаться к активной жизни после пребывания в воде. Это состояние мнимой смерти называется анабиозом. Переход в состояние глубокого анабиоза, при котором практически полностью останавливается обмен ве-
шеств, существенно расширяет возможности выживания организмов в самых экстремальных условиях. Известно, что высушенные семена и споры растений, а также некоторые мелкие животные (коловратки, нематоды) способны выдержать температуры ниже —200 °C.
Примерами скрытой жизни могут быть оцепенение насекомых, зимний покой растений, спячка позвоночных животных, сохранение семян и спор в почве, а мелких существ — в пересыхающих водоемах. Некоторые бактерии, в том числе и болезнетворные, многие годы могут находиться в неактивном состоянии, пока не возникнут благоприятные условия для их «пробуждения» и последующего размножения.
Явление, при котором имеет место временный физиологический покой в индивидуальном развитии некоторых животных, растений, обусловленный неблагоприятными факторами внешней среды, называется диапаузой.
Избегание неблагоприятных воздействий — это выработка организмом таких жизненных циклов, при которых наиболее уязвимые стадии его развития завершаются в самые благоприятные по температурным и другим условиям периоды года.
Обычный для животных путь приспособления к неблагоприятным периодам — миграция. Так, сайгаки ежегодно уходят на зиму в малоснежные южные полупустыни, где зимние травы в связи с сухостью климата более питательны и доступны. Однако летом травостои полупустынь быстро выгорают, поэтому на период размножения сайгаки переходят в более влажные северные степи.
Избегание, уход от действия крайних температур или недостатка влаги свойственен организмам в той или иной мере и при активном, и при пассивном пути адаптации к среде. Описанные пути приспособления характерны и по отношению к другим экологическим факторам среды. Наиболее часто приспособление вида к среде осуществляется определенным сочетанием всех трех возможных путей адаптации.
Рассмотрим примеры адаптации к тем или иным факторам среды.
Морфологические адаптации. Это наличие таких особенностей внешнего строения, которые способствуют выживанию и успешной жизнедеятельности организмов в обычных для них условиях. Примером подобных адаптаций является выработанное в процессе длительной эволюции строение организмов, обитающих в воде. Это, в частности, приспособления к скоростному плаванию у китообразных, к парению в воде у планктонных организмов. Растения, обитающие в пустыне, лишены листьев, и их строение наилучшим образом приспособлено к минимальным потерям влаги.
Морфологический тип приспособления животного или растения, при котором они имеют внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида. 2. Экология Уч пос. для студ. ВУЗа
При этом разные виды мотут иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий образ жи <ни. Примерами здесь могут служить кит (млекопитающее), пингвин (птица) и акула (рыба).
Физиологические адаптации проявляются, например, в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи. Так, верблюд способен обеспечивать потребности во влаге путем биохимического окисления собственного жира.
Поведенческие адаптации проявляются в самых различных формах. Примерами могут служить формы приспособительного поведения животных, направленные на обеспечение нормального теплообмена с окружающей средой: создание убежищ, передвижение с целью выбора оптимальных температурных условий, особенно в условиях экстремальных (очень высоких или очень низких) температур. Известны суточные и сезонные кочевки млекопитающих и пгиц. Приспособительное поведение может проявляться у хищников в процессе выслеживания и преследования добычи, а у жертв — в определенных' ответных реакциях (например, затаивание). Некоторые насекомые отпугивают хищников и паразитов резкими движениями.
§ 5.	Основные абиотические факторы и их влияние на организмы
Существует ряд экологических факторов абиотической природы, влияние которых на живые организмы почти везде практически одинаково. К ним, например, относится сила тяготения (гравитация), являющаяся константой среды жизни, одним из важнейших ее условий. Она определяет форму тел организмов, особенно многоклеточных. Диоксид углерода в атмосфере и гидросфере определяет явление фотосинтеза — основу всей жизни. Однако в связи с тем, что действие их не создает локальных различий в условиях жизни, оно во многих работах, которые направлены на практические пели, не рассматриваются. В каждой среде обитания на организмы действует своя совокупность абиотических факторов. Некоторые из них играют важную роль во всех трех основных средах (в воде, почве и на суше) или в двух. Рассмотрим важнейшие из них, мысленно обособив от остальных.
Солнечный свет. Условия жизни организмов определяются общим потоком излучения в окружающей их среде. Организмы, которые живут на поверхности планеты или вблизи нее, воспринимают поток энергии, состоящий из солнечного излучения и длинноволно
вого теплового излучения от соседних тел. Именно эти два фактора обусловливают климатические условия среды — температуру. скорость испарения волы, движения воздуха и вольв
Характеристика солнечной радиации- Солнечная радиапия, поступающая на поверхность Земли, составляет около 99,8% в общем балансе энергий планеты. Она поддерживает тепловой баланс Земли, обеспечивает водный обмен организмов, создание и превращение органического вещества автотрофным звеном биосферы. Все это в конечном итоге делает возможным формирование среды, которая способна удовлетворить жизненные потребности организмов.
Излучение Солнпа, приходящее к верхней границе биосферы, равно 8,3 Дж/см2 в 1 мин. Эта величина носит название солнечной постоянной. Примерно 19% солнечной энергии поглощается при прохождении через атмосферу (облаками, аэрозолями, диоксидом угле-рода, водяными парами, озоном и кислородом), 34% отражается обратно в космическое пространство. Следовательно, лишь 47% ее достигает земной поверхности в виде прямой и рассеянной радиации. Прямая солнечная радиапия (24%) — это совокупность электромагнитного излучения с длинами волн от 0,1 до 30000 нм. Рассеянная радиация (23%) представляет собой отраженные лучи, т.е. это рассеянная небосводом диффузная радиапия.
Совокупность прямой и рассеянной компонент солнечной радиации называют суммарной радиацией, ее численное значение в средних широтах может достигать 4,6 кДж/см2 в сутки (около 3,2 Дж/см2 в 1 мин). Суммарная радиапия создает для ее обитателей так называемый световой режим.
Излучение, которое достигает почвы или растительного покрова, подразделяется на коротковолновое (300—4000 нм) и длинноволновое (более 4000 нм). Ультрафиолетовые лучи короче 290 нм, губительные для живых организмов, поглощаются озоновым слоем и до поверхности планеты практически не доходят.
Наибольшее значение для жизнедеятельности организмов имеет коротковолновая радиация; она в свою очередь условно разделяется на ультрафиолетовую (менее 400 нм), видимую (400—760 нм) и близкую инфракрасную (760—4000 нм) радиацию.
Длинноволновые УФ-лучи, которые обладают большой энергией фотонов, характеризуются высокой химической активностью. В больших дозах они вредны для организмов, в малых необходимы многим из них. УФ-лучи в диапазоне 250—300 нм оказывают мощное бактерицидное действие, а при длине волны 200—400 нм вызывают у человека загар, который является защитной реакцией кожи.
В пределах видимого участка спектра выделяют фотосинтетически активную радиацию (длина волн 380—710. нм), ее энергия поглоща-
ется пигментами листа и имеет решающее значение в жизни растений, обеспечивая фотосинтез.
Важными с экологической точки зрения характеристиками света являются продолжительность воздействия (длина дня), интенсивность (в энергетических величинах), спектральный состав лучистого потока.
Адаптационные ритмы жизни. Из-за осевого вращения Земли и движения вокруг Солнца развитие жизни на планете происходило в условиях регулярной смены дня и ночи, а также чередования времен года. Подобная ритмичность создает в свою очередь периодичность, т.е. повторяемость условий, в жизни большинства видов. При этом вполне закономерно изменяется и действие большого числа экологических факторов: освещенности, температуры, влажности, давления атмосферного воздуха, всех компонентов погоды. Проявляется регулярность в повторении как критических для выживания периодов, Так и благоприятных.
К указанным ритмам организмы приспособлены таким образом, что их физиологическое состояние и поведение изменяются в полном соответствии с циклическими изменениями внешней среды. Для жизнедеятельности разных видов организмов выделяют суточные, годовые и приливно-отливные ритмы.
Суточные ритмы приспосабливают организмы к смене дня и ночи. При этом суточный ритм может влиять на многие пропессы в организме. Так, у человека около ста физиологических характеристик подчиняются суточному циклу: кровяное давление, температура тела, частота сокращения сердца, ритм дыхания, выделение гормонов и многие другие. Отметим, что постоянные нарушения суточной ритмики организма человека в условиях ночного бодрствования, космических полетов, подводного плавания и т.п. представляют собой опасность для здоровья.
Годовые ритмы приспосабливают организмы к сезонной смене условий. Благодаря этому, например, самые уязвимые для многих видов процессы размножения и выращивания молодняка приходятся на наиболее благоприятный сезон.
Имеющие место кратковременные изменения погоды (зимние оттепели, летние заморозки) не нарушают, как правило, годовых ритмов растений и животных. Поэтому следует подчеркнуть, что основным экологическим периодом, на который реагируют организмы в своих годовых циклах, является не случайное изменение погоды, а фотопериод, т.е. изменение в соотношении дня и ночи.
Общеизвестно, что длина светового дня закономерно изменяется в течение года, и именно это служит весьма точным сигналом приближения весны, лета, осени и зимы. Способность организмов реагировать на изменение длины дня называется фотопериодизмом.
В процессе эволюции выработались характерные временные циклы с определенной последовательностью и длительностью периодов размножения. роста, подготовки к зиме, т.е. биологические ритмы жизнедеятельности организмов в определенных условиях среды. Чередование света и темноты растения воспринимают листьями. Под влиянием продолжительности дня в растениях образуются гормоны, которые влияют на цветение, образование клубней, корнеплодов. Животным также свойственен фотопериодизм. Так, наступление и прекращение брачного периода, плодовитость, линька, наступление зимней спячки, миграпия происходят под влиянием этого явления.
Приливно-отливные ритмы. Виды организмов, обитающие в прибрежной или донной части мелководья (па литорали), в которую свет проникает до дна, находятся в условиях очень сложной периодичности внешней среды. На 24-часовой цикл колебания освещенности и других факторов накладывается еще чередование приливов и отли-вов. В течение лунных суток (24 ч 50 мин) наблюдаются 2 прилива и 2 отлива. Дважды в месяц (новолуние и полнолуние) сила приливов достигает максимальной величины.
Этой сложной ритмике подчинена жизнь организмов, обитающих в прибрежной зоне. Так, самки рыбы атерина в самый высокий прилив откладывают икру у кромки воды, закатывая ее в песок. При отливе икра остается созревать в нем. Выход мальков происходит через полмесяца, он совпадает со временем следующего высокого прилива.
Интенсивность света влияет на первичное продуцирование органического вещества фотоавтотрофами. При этом фотосинтетическая деятельность как у наземных, так и у водных фотоавтотрофов связана с интенсивностью света линейной зависимостью вплоть до оптимального уровня светового насыщения.
Ультрафиолетовые лучи имеют самую высокую энергию квантов и соответственно наибольшую фотохимическую активность. У растений и животных УФ-лучи способствуют синтезу некоторых биологически активных соединений, например витаминов.
Видимый свет для фототрофных и гетеротрофных организмов имеет разное экологическое значение. У зеленых растений сформировался светопоглотительный пигментный комплекс, способствующий осуществлению процесса фотосинтеза, возникновению яркой окраски цветков, которая привлекает опылителей. Свет влияет на деление и растяжение клеток, ростовые процессы и на развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения. Для животных чрезвычайно важна роль видимого света, его спектральных участков и плоскости поляризации в целях пространственной ориентации, в регуляции многих физиолого-биохимических процессов.
Инфракрасные, или тепловые, лучи несут основное количество (до 45%) тепловой энергии. Кри этом наиболее легко поглощается тепло водой, количество которой в организмах, как известно, весьма значительно. В свою очередь это приводит к нагреванию всего организма, что имеет особенно важное значение для холоднокровных животных (например, рептилий) В отношении растений важнейшая функция ИК-лучей состоит в осуществлении транспирапии, с помощью которой из листьев водяными парами отводится излишек тепла, а также создаются условия для проникновения диоксида углерода через устьица листьев в процессе фотосинтеза.
Элементы светового режима весьма переменчивы'; они зависят от географического положения, высоты над уровнем моря, от рельефа, состояния атмосферы, характера земной поверхности, состояния и структуры растительности, от времени суток, сезона года, солнечной активности и глобальных изменений, которые могут происходить в атмосфере.
Температура. Из всего комплекса факторов температура занимает по своей значимости второе место после света почти во всех средах обитания. Экологическое значение тепла состоит прежде всего в том, что температура окружающей среды определяет температуру организмов, она также оказывает непосредственное влияние на скорость и характер протекания всех химических реакций, определяющих обмен веществ. Ко многим , из них может быть применим закон Вант-Гоффа, согласно которому при повышении температуры на 10°С они ускоряются в 2—3 раза.
Температурными границами существования жизни на Земле являются такие, когда еще сохраняются свойства, нормальное строение и функционирование прежде всего молекул ферментных белков. В среднем, это интервал температур от около 0 до 50°С. Температура влияет на количество потребляемой пиши, а также на плодовитость, она определяет предпочтительность местообитания, длительность развития и число поколений в году.
Температурные условия среды теснейшим образом связаны с действием солнечного света, но определяются не только им. Существенное влияние на температурный режим местности оказывают светопоглотительная способность почвы, ее теплопроводность, теплоемкость, ночное выхолаживание, влагоемкость, а также облачность, ближние теплые или холодные морские течения. Из-за аккумуляции тепла почвой и водоемами весной и летом и постепенной отдачи его с наступлением осени и зимы значительно сглаживаются сезонные перепады температур в средних и высоких широтах, у морских берегов, в результате чего огромные массы воды являются резервуаром летнего тепла. Выравнивание температурных контрастов происходит также на протяжении суток, при смене дня и ночи.
Любой организм способен существовать лишь в определенном диапазоне температуры, ограниченном нижней и верхней летальной (смертельной) температурой. Оптимальной будет та температура, которая наиболее благоприятна для жизнедеятельности и роста. Для каждого вида можно определить также температуры опепенения от жары и от холода. Большинство организмов, встречающихся в районах с континентальным климатом, относится к эвритермным.
Адаптации организмов к температуре. Живые организмы в ходе длительной эволюпии выработали разнообразные приспособления, которые позволяют регулировать обмен веществ при изменениях температуры окружающей среды. Это достигается: 1) различными биохимическими и физиологическими перестройками в организме, к которым относятся изменение концентрации и активности ферментов, обезвоживание, понижение точки замерзания растворов тела и т.д.; 2) поддержанием температуры тела на более стабильном температурном уровне, чем температура среды обитания, что позволяет сохранить сложившийся для данного вида ход биохимических реакций.
Рассмотрим некоторые виды адаптаций организмов.
Биохимические адаптации к температуре. Многие растения и животные при постепенной подготовке успешно переносят в состоянии глубокого покоя или анабиоза предельно низкие температуры: некоторые насекомые переносят понижение температуры до — 45 °C, лиственница в районе Верхоянска выдерживает от — 50 до —70 °C. Эта холодостойкость обусловлена способностью клеток накапливать вещества с криопротекторными (холодозащитными) свойствами: глицерин, сахароза и др. Такие изменения пределов выносливости под влиянием предшествующих условий называют аккламацией.
Морфологические адаптации. Температура среды оказывает влияние на форму и строение растительных и животных организмов, т.е. их морфологию. Согласно правилу Бергмана, если два близких вида теплокровных животных отличаются размерами, то более крупный обитает в более холодном, а мелкий — в теплом климате. Это обусловлено тем, что с увеличением размера тел животных при продвижении на север уменьшается относительная поверхность тела, а значит, и теплоотдача. Отметим также, что у теплокровных животных выступающие части тела (например, уши у зайца, лисы) в холодном климате короче, чем в теплом, поэтому в первом случае они отдают в окружающую среду меньше тепла (правило Д. Аллена).
Физиологические адаптации. Вырабатываемое живыми организмами тепло как побочный продукт биохимических реакций может служить источником повышения температуры их тела. Поэтому многие организмы, используя физиологические процессы, могут в оп
ределенных пределах .менять температуру своего тела. Эту способность называют терморегуляцией.
Имеются организмы с непостоянной температурой тела — пойки-лотермные (холоднокровные) и организмы с постоянной температурой — гомойотермные (теплокровные). Пойкилотермия свойственна всем микроорганизмам, растениям и беспозвоночным животным. Гомойотермия характерна только для представителей двух высших классов позвоночных — птиц и млекопитающих (в том числе человека). Частный случай гомойотермии — гетеротермия — характерен для животных, которые впадают в оцепенение или спячку при наступлении неблагоприятного периода года (сурки, суслики, ежи, летучие мыши и др.). В активном состоянии они способны поддерживать высокую температуру тел, а в неактивном — пониженную, что сопровождается замедлением обмена веществ. Отметим также, что в жаркое время года включаются физиологические механизмы, препятствующие перегреву. Так, у растений усиливается транспирация (испарение) воды с поверхности листьев.
Эффективным механизмом регуляции теплообмена у животных является испарение воды посредством потоотделения или через слизистые оболочки полости рта и верхних дыхательных путей. Так как теплота парообразования воды велика (2300 кДж/кг), этим пугсм выводится из организма много избыточного тепла. Способность к потоотделению у разных видов весьма различна. Так, человек при сильной жаре может выделить до 12 л нота в день, отводя при этом тепла в 10 раз выше нормы. У некоторых животных испарение осуществляется только через слизистые оболочки рта. У собаки, для которой одышка — основной способ испарительной терморегуляции, частота дыхания при этом доходит до 400 вдохов в минуту.
Эффективные температуры развития пойкилотермных организмов. По окончании зимнего времени и, соответственно, холодового угнетения нормальный обмен веществ восстанавливается для каждого вида при достижении лишь определенной температуры, которая называется температурным порогом развития. Развитие протекает тем интенсивнее, чем больше температура среды превышает пороговую. Следовательно, для осуществления генетической программы развития пойкилотермным организмам (например, культурным растениям) необходимо получить извне определенное количество тепла. Последнее измеряется суммой эффективных температур. Эффективная температура — разница между температурой среды и температурным порогом развития организмов. При этом для каждого вида она имеет верхние пределы, так как слишком высокие температуры уже не стимулируют, а тормозят развитие.
Отметим, что и порог развития, и сумма эффективных температур для каждого вида свои. Прежде всего они, зависят от исторической приспособленности вида к условиям жизни. Так. семена клевера (умеренный климат) прорастают при температуре почвы от 0 до 1 °C, а для семян финиковой пальмы необходимо предварительное прогревание почвы до 30 °C.
Сумму эффективных температур S определяют по формуле
S = (te tn) п, где t — температура окружающей среды, °C;
t — температура порога развития. °C;
п — число часов или дней, при которых tc > tu.
Сроки цветения растений зависят от того, за какой период они набирают сумму необходимых температур. Так, для запветания мать-и-мачехи под Санкт-Петербургом, например, S = 77, земляники — 500, а желтой акации — 700 °C.
Расчеты эффективных температур необходимы в практике сельского и лесного хозяйства, при борьбе с вредителями, интродукции (внедрении) новых видов и т.п., поскольку они дают основу для составления прогнозов.
Влажность. Протекание всех биохимических процессов в клетках и нормальное функционирование организма в целом возможны только при достаточном обеспечении его водой. Она является одновременно и климатическим, и эдафическим (средообразующим) фактором, поскольку многим организмам, особенно растениям, вода требуется в определенном состоянии и в атмосфере, и в почве. В растениях вода присутствует в двух формах: свободной и связанной (в последнем случае ее водород химически связан в тканях растений).
Об исключительно важном биологическом значении воды свидетельствует тот факт, что тела живых организмов в основном состоят из воды. В растениях ее от 40 до 90%. В стволах деревьев содержится 50—55%, их листьях — 79—82%, листьях трав — 83—86%, плодах томатов и огурцов — 94—95%, в водорослях — 96—98%. Растения погибают при потере около 50% воды.
Организм новорожденного состоит из воды приблизительно на 75%. В теле взрослого человека ее содержание достигает 63%. При этом стекловидное тело глаза содержит 99% воды, кровь — 92, жировая ткань — 29, кости скелета — 22, зубная эмаль — 0,2% воды. Для человека необходимо постоянно поддерживать и обновлять запасы воды в своем организме, потребляя в сутки не менее 2—3 л воды. Обезвоживание организма на 10% уже опасно, а на 25 — смертельно для человека. Таким образом, удовлетворение потребностей в воде и борьба против ее возможных потерь составляют для сухопутных оби
тателей важнейшие экологические задачи. Вся эволюция на земных организмов шла под знаком приспособления к добыванию и сохранению влаги. Вода для живых организмов служит и «универсальным растворителем»: именно в растворенном виде транспортируются питательные вещества, гормоны, выводятся вредные продукты обмена и др.
Два абиотических фактора — температура и количество осадков (дождя или снега) — определяют размещение по земной поверхности основных наземных биомов — очень крупных экосистем (степь, тайга, тундра, пустыня и др.). Режим температуры и осадков на некоторой территории в течение достаточно долгого периода времени называют климатом.
Известно, что климат в разных районах планеты неодинаков. Годовая сумма осадков меняется от практически 0 до 2500 мм и более. Среднегодовая температура также варьирует от отрицательных величин до почти 38°С. Разные режимы температуры и осадков сочетаются между собой различным образом.
Отметим, что действие многих абиотических факторов, включая рельеф, ветер, тип почв и т.д., проявляется опосредованно — через температуру и (или) влажность. Вследствие этого па небольшом участке земной поверхности климатические условия могут существенно отличаться от средних для данного региона в целом. Такие локальные (местные) условия называются микроклиматом. Он формируется, например, на опушке леса, склоне холма, берегу озера, в норе и т.п.
Физические свойства воды — плотность, удельная теплоемкость, растворенные в ней соли и газы, водородный показатель pH, а также ее движение являются для обитателей водной среды экологическими факторами их приспособления и выживания.
Классификация организмов по отношению к влажности (а следовательно, и распределение по различным местообитаниям) включает следующие группы: 1) организмы водные, или гидрофильные (гидрофиты) — живут постоянно в воде; 2) организмы гигрофильные (гигрофиты) — могут жить только в очень влажных местообитаниях с воздухом, насыщенным или близким к насыщению (нижние ярусы серых лесов, заболоченные участки). К этой группе относятся и большинство взрослых особей амфибий (например, лягушки), кровососущие комары, дождевые черви и многие другие представители почвенной фауны; 3) организмы мезофильные (мезофиты), отличающиеся умеренной потребностью в воде или во влажности атмосферы и могущие переносить смену сухого и влажного сезонов. К ним относится большое количество животных умеренного пояса и большинство культурных растений; 4) виды ксерофильные (ксерофиты), живущие в сухих местообитаниях с недостатком воды как в воздухе, так и в почве (пустыни и прибрежные дюны). Среди животных эта группа пред
ставлена мноючисленными насекомыми, они отличаются особенной адаптацией к сухости. Отдельный вид улиток может оставаться жизнеспособным более четырех лет, впадая в летнюю спячку, когда становится слишком сухо.
Животные способны получать воду разными путями: через кишечный тракт у видов, пьющих воду; путем использования воды, содержащейся в пище; посредством проникновения воды через кожный покров у амфибий; наконец, используя метаболическую воду, образующуюся при окислении жиров. Верблюды способны переносить потери воды до 27% массы тела, поскольку при окислении 100 i жиров образуется до 110 г воды.
Потери воды организмами связаны с транспирацией и испарением через кожный покров, с дыханием, а также с выделением мочи и экскрементов. Хотя животные способны выдерживать кратковременные потери воды, но в целом расход ее должен возмещаться приходом. Подчеркнем, что обезвоживание приводит к гибели быстрее, нежели голодание.
Атмосферный воздух. Представляя собой физическую смесь газов различной природы, воздух имеет для всего живущего исключительное значение. Он является гой материальной средой, с которой тесно связана жизнедеятельность практически всех организмов. С позиции экологии, воздух — это не только газовая оболочка планеты, но и газовая компонента почвы, растворенные газы природных вод и тканевых жидкостей организмов. Подобно другим экологическим факторам, воздух, воздействуя физически и химически на земную кору, обусловливает важнейшие геологические процессы, которые протекают на поверхности планеты.
Состав чистого сухого воздуха практически одинаков во всех местностях земного шара: (в объемных процентах): азот — 78,01; кислород — 20,95; аргон — 0,93; диоксид углерода — 0,032% об. Помимо аргона воздух содержит малые количества других благородных газов (неона, гелия, криптона, ксенона), а также водорода, озона, диоксида серы, оксида углерода (II), аммиака и др. В воздухе имеются также водяной пар (до 4%), количество которого определяется температурой, эфирные масла и другие выделения растений.
Обладая низкой плотностью, довольно высоким содержанием кислорода и относительно малым количеством водяных паров, воздух во многом определяет особенности передвижения и образа жизни сухопутных живых существ, а также их дыхания и водообмена. Напомним, что наземно-воздушная среда обитания была освоена организмами в ходе эволюции значительно позднее, нежели водная.
Относительно низкая плотность воздуха и связанные с ней малая подъемная сила и незначительная опорность потребовала для обита
телей наземно-воздушной среды создания собственной опорной системы, которая поддерживает гело. Для растений это разнообразные механические ткани, для животных — как правило, твердый скелет. Тем не менее наземные организмы имеют предельные размеры и массу. Известно, что самые крупные сухопутные животные значительно меньше, нежели гиганты водной среды.
Низкая плотность во uiyxa обусловливает и сравнительно низкое давление на суше (на уровне моря оно равно 760 мм рт. ст.). Так как с увеличением высоты давление уменьшается, а с ним и количество кислорода, низкое давление ограничивает распространение видов живых организмов в горах: для большинства позвоночных животных верхняя граница жизни — около 6000 м. Примерно таковы же пределы продвижения в горы высших растений.
Поскольку малая плотность воздуха обусловливает и низкую сопротивляемость передвижению в нем, многие наземные животные (до 75% видов) в ходе эволюпии приобрели способность к полету. Летают наземные животные (преимущественно птицы и насекомые) в основном е помощью мускульных усилий, но некоторые могут и планировать.
Жизнь во взвешенном состоянии невозможна; и хотя многие животные, микроорганизмы', споры, семена и пыльна растений способны длительно находиться в воздухе, основная функция жизненного цикла организмов — размножение —- осуществляется только на поверхности земли.
Кроме физических средств воздушной среды для существования наземных организмов весьма важны многие ее компоненты.
Кислород является жизненно необходимым для абсолютного большинства живых организмов. Только анаэробные бактерии могут развиваться в бескислородной среде. Благодаря кислороду протекают экзотермические реакции, в результате которых высвобождается необходимая для жизнедеятельности организмов энергия. В химически связанном состоянии кислород входит в состав многих важных органических и минеральных соединений живых организмов. Первостепенна роль кислорода в процессах дыхания животных и растительных организмов: при содержании его в воздухе на уровне 14% многие млекопитающие гибнут.
Важным экологическим аспектом является повышение растворимости кислорода в воде по мере уменьшения ее температуры. Фауна водных бассейнов полярных и приполярных широт весьма обильна и разнообразна, главным образом вследствие повышенного содержания кислорода в холодной воде. Напротив, в теплых водах тропических бассейнов пониженная концентрация растворенного кислорода
ограничивает дыхание, затрудняет жизнедеятельность и соответственно снижает численность водных животных.
Диоксид углерода СО2, является одной из важнейших и преобладающих форм первостепенного биогенного элемента углерода в природе. Обладая особыми физическими и химическими свойствами, он является циркулирующей формой неорганического углерода. Вследствие относительно небольшого количества этого газа в воздухе даже небольшие колебания в его содержании заметно отражаются на процессе фотосинтеза.
В природе основным источником лиоксиля углерода служит так называемое почвенное дыхание. Так, например, почва букового леса выделяет от 15 до 22 кг/га в час этого газа. Другими источниками выступают процессы горения, вулканы, промышленные предприятия и транспорт. Особенно мощным антропогенным загрязнителем атмосферы диоксидом углерода является теплоэнергетика.
Азот воздуха — нейтральный газ для большинства организмов, особенно животных. Однако для значительной группы микроорганизмов (клубеньковых бактерий, сине-зеленых водорослей и др.) азот — это фактор жизнедеятельности. Названны*е микроорганизмы, усваивая молекулярный азот, после отмирания и минерализации снабжают корни выспшх растений доступными формами данного элемента. Тем самым азот включается в азотсодержащие вещества растений (аминокислоты, белки, пигменты и др.). В дальнейшем биомасса этих растений потребляется травоядными животными и т.н. по пищевой цепи.
Озон является одним из важнейших компонентов воздуха. Он имеет существенное эколого-биологическое значение, несмотря на крайне низкое количественное содержание в атмосфере (6*10“5 % по массе). Это связано с тем, что молекула озона О3 весьма активно поглощает коротковолновое УФ-излучение Солнца и, таким образом, является защитным экраном от жесткого, короче 280 нм, УФ-излучения, крайне опасного для всего живого на Земле.
Аргон, неон, гелий и другие благородные газы атмосферы в экологическом плане считаются нейтральными (на данном уровне знания).
Загрязнения антропогенного происхождения, поступающие в воздух, весьма существенно влияют на живые организмы. Особенно это присуще ядовитым газообразным веществам — диоксиду серы, метану, оксиду углерода (И), диоксиду азота, сероводороду, соединениям хлора, а также частицам пыли, свинца и т.п. Например, лишайники погибают даже при следах диоксида серы в воздухе среды их обитания.
Геомагнитное поле. Магнитное поле планеты удерживает электроны и ядра водорода, которые образуют вокруг Земли радиационный пояс.
Изменения в геомагнитном иоле (ГМП) в основном связаны с солнечной активностью. Циклические возмущения ГМП достигают минимума одновременно с минимумом солнечной деятельности или на год позже. Вспышки на Солнце вызывают более мощные корпускулярные потоки, которые возмущают магнитное поле Земли. При этом быстро и сильно меняются характеристики магнитного поля, возникает так называемая «.магнитная буря».
Аналогично гравитационному полю, ГМП является всепроникающим и всеохватывающим физическим фактором, который неизбежно оказывает влияние на процессы, происходящие на Земле и в окружающем ее пространстве, воздействует на все живое, в том числе и на человека. Это влияние носит весьма сложный характер, по-видимому, оно проявляется на клеточном уровне и затрагивает генетический аппарат. Поэтому изучение характера магнитного поля и воздействия на живые организмы представляет одно из новых и перспективных направлений в биологии и медицине. Достоверно установлено, что в периоды магнитных бурь возрастает количество сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшается состояние больных, страдающих гипертонией. Так, в годы спокойною Солнца (1963—1964 гг.) отмечено меньшее число инфарктов миокарда, мозговых инсультов, гипертонических кризов, а в годы активного Солнца (1967—1968 гг.) сосудистые катастрофы заметно учащались. Еше в 1930 г. основоположник гелиобиологии АЛ. Чижевский указывал, что больной организм следует рассматривать как систему, которая выведена из состояния устойчивого равновесия. Для таких биологических систем достаточно импульса извне, чтобы неустойчивость постепенно или сразу увеличилась и организм погиб. Согласно воззрениям ученого, подобным импульсом могут быть резкие изменения в ходе метеорологических и гелиогеографизических факторов.
Ионизирующее излучение — это любой вид излучения, прохождение которого через вещество, живую клетку, ткани, организм вызывает ионизацию и возбуждение составляющих их молекул и атомов. При этом различают квантовое (электромагнитное) ионизирующее излучение, к которому относят ультрафиолетовые лучи (длина волны 380...1 нм), рентгеновские лучи (от 10 7 до 10'12 м) и гамма-лучи (менее 0,1нм), а также корпускулярное ионизирующее излучение, к которому относятся альфа-лучи (ядра атомов гелия), бета-лучи (электроны или позитроны), потоки протонов и других частиц.
В природе ионизирующими излучениями являются космические лучи и излучения радиоактивных веществ. Космические лучи — поток атомных ядер (в основном протонов) высокой энергии, приходящих на Землю из мирового пространства (первичное излучение), а также образуемое ими в атмосфере планеты вторичное излучение, в
котором встречаются практически все известные элементарные частицы. По современным представлениям, первичные космические лучи имеют в основном галактическое происхождение. Некоторая их часть приходит от Солнца. Предполагают, что частицы сверхвысоких энергий, возможно, зарождаются вне нашей Галактики.
Искусственное ионизирующее излучение (электроны, позитроны, протоны, пейтронны, атомные ядра и элементарные частицы, а также электромагнитное излучение гамма-, рентгеновского и оптического диапазонов) создается главным образом на ускорителях заряженных частиц, в результате испытаний ядерного оружия, работы ядер-ных энергетических установок и т.д.
Радиационный фон Земли складывается из разных источников. Около 30% естественного фона ионизирующих излучений составляют космические лучи, до 70% — излучения рассеянных в земной коре, почве, атмосфере, воде радиоактивных элементов — тория, урана, радия. Продукты их распада образуют а-, 0- и у- излучения. Радиоактивные изотопы К40, Н\ С14 входят в состав клеток и тканей организма и вносят свою долю в естественный радиационный фон.
В последнее время выявлен вклад радона в радиационный фон окружающей среды. В воздух жилых помещений радон проникает в основном из земной коры (через трещины). Там он образуется при распаде Ra226. Любое строение, в том числе жилой дом, препятствует рассеиванию радиоактивного газа радона, поэтому последний постепенно накапливается в помещениях, подчас достигая опасных концентраций.
Природные- лучевые нагрузки организмов формируются за счет внешнего и внутреннего их облучения от естественных источников ионизирующего излучения. Внешнее облучение бионтов, т.е. живых организмов, формируется тремя составляющими: 1) космическим излучением; 2) излучением радионуклидов, рассеянных в биосфере; 3) излучением материалов и сооружений, созданных человеком.
Внутреннее облучение бионтов формируется радионуклидами, накапливающимися в их тканях в процессе поглощения питательных веществ из окружающей среды. Количество этих радионуклидов в организме, как правило, не превышает определенного уровня. У растений это достигается благодаря тому, что поступающие с питательными веществами радиоактивные изотопы в основном откладываются в растущих органах и частях, у животных — благодаря установлению подвижного равновесия между поступлением и выделением.
Чувствительность организмов к ионизирующим излучениям. В процессе исторического развития все живые существа приобрели способность благополучно переносить естественный фон ионизирующего излучения; превышение этого фона представляет опасность для каж
дого организма. Только ионосфера защищает жизнь на Земле от губительного коротковолнового жесткого космического излучения. Важно подчеркнуть, что в во ^действиях последнего на организмы не существует низшей пороговой дозы.
Чувствительность организма к ионизирующим излучениям зависит от видовых особенностей- На рис. 2.2 по горизонтали показаны дозы (в греях), с 50%-ной вероятностью вызывающие гибель популя-пии.
Ионизирующее излучение значительно превосходит все известные виды излучений по глубине и силе воздействия на организм. Различные биологические объекты обладают неодинаковой устойчивостью к его действию. Даже одни и те же клетки в зависимости от стадии клеточного цикла имеют разную чувствительность. Наиболее устойчивы к действию ионизирующих излучений микроорганизмы, наименее — млекопитающие.
|: млекопитающие
йные леса
<ые леса
ники
тические леса
луговые травы
насекомые
| мхи и лишайники
j  бактерии
10’	10s	10s	10’	10s доза, Гр
Рис. 2.2. Чувствительность организмов к гамма-излучению (по Н. М. Мамедову, И. Т. Суравегиной, 1996 г.)
При поглощении энергии ионизирующего излучения в организме млекопитающих наблюдаются разнообразные морфологические и функциональные нарушения, приводящие к развитию острой или хронической форм лучевой болезни.
Различают следующие степени острой лучевой болезни млекопитающих в зависимости от поглощенной дозы: легкая (первая) степень — 1—2,5 Гр; средняя (вторая) — 2,5 — 4 Гр; тяжелая (трегья) — 4—10 Гр; крайне тяжелая (четвертая) — от 10 Гр и выше. В развитии острой лучевой боле яш отмечается три периода: формирование, восстановление, исход и последствия. Кроме того, ее течение зависит от площади облученной поверхности и затронутых при этом органов. Наиболее чувствительны к облучению костный мозг, некоторые отделы кишечника, селезенка.
В действительности серьезные последствия наступают при значительно меньших дозах и левые части на рис. 2.2 следовало бы сдвинуть немного левее. Например, доза в 2 Гр убивает эмбрионы многих насекомых, доза в 50 Гр приводит к полному бесплодию этих насекомых, тогда как смертельная доза для взрослых особей составляет около 1000 Гр.
В экосистемах удар ионизирующих излучений первым воспринимает растительное сообщество. Растения накапливают радионуклиды, способствуя их вертикальному и горизонтальному перераспределению. Так, выпавший с дождем стронций -90 попадает сначала в траву, далее в съевшую эту траву корову, а затем с молоком или сыром поступает в человеческий организм, где, в конце концов, будучи химическим аналогом кальция, накапливается в костном мозге. Это может привести к лейкозу или опухоли. Менее растворимый CsB/ попадает в организм животных и человека непосредственно с растительной пищей, концентрируется в мягких тканях (печень или половые железы). Если затронуты последние, то это нередко приводит к потере детородных функций.
Огонь как экологический фактор. В сочетании с определенными климатическими условиями (сушь, ветер) он может привести к полному или частичному выгоранию растительности в большинстве наземных местообитаний, гибели животных и микроорганизмов. Основной причиной возгораний в естественных условиях являются молнии, однако ныне все большее значение приобретают пожары, вызванные человеком: по некоторым данным, ежегодно в мире огонь уничтожает растительность на площадях в десятки миллионов гектаров. Как следствие, в атмосферу поступают огромные количества диоксида углерода и других веществ, что приводит к заметным экологическим последствиям. Кроме прямого воздействия огня на живые организмы экологически значимым является его косвенное воздействие. Это проявляется, например, прежде всего в ликвидации конкурентов для оставшихся в живых видов.
После сгорания растительного покрова резко изменяются условия среды: почва сильнее прогревается днем, но сильнее охлаждается но
чью, больше пересыхает и легче подвергается ветровой и дождевой эроши; наконец, увеличивается доступ к ней света. Изменяется и .минеральный режим почвы на пожарищах, в частности, ускоряется минерализация гумуса, возрастает щелочность почвенного раствора и т.п. Выжигая в лесу подстилку, а в степи ветошь, огонь уничтожает многих представителей фауны, обитающих в этих слоях, но при этом, как правило, ликвидирует и многие патогенные факторы (например, разносчиков болезней).
В местностях, для которых характерны сухой климат и хорошо развитый растительный покров, многие растения в процессе эволюции приспособились к огневому воздействию и постепенно сформировали пирофитную (дословно: огнелюбивую) флору. Растения-пиро-фиты (дуб, белый ракитник и др.) обладают уникальными особенностями: быстрый рост и раннее плодоношение; твердая и прочная кожура семян; высокая огнестойкость коры стволов; высоко поднятая крона; высокая регенерационная способность корневых систем и т.п.
Выделяют несколько типов природных пожаров, которые различны по своему действию. Низовые пожары обладают избирательным действием, они способствуют развитию организмов с высокой устойчивостью к огню. Отметим, что относительно небольшие низовые пожары ускоряют разлагающее действие бактерий на отмершие растения и переводят минеральные питательные вещества почвы в более доступную для растений форму. Верховые пожары нередко уничтожают всю растительность и оказывают лимитирующее действие на большинство организмов. После таких пожаров биотическо.му сообществу приходится начинать все сначала, и должно пройти немало лет, пока участок снова станет достаточно продуктивным.
Военная деятельность может вызвать оба вида пожаров с присущими для них особенностями. При применении же некоторых видов оружия, в частности ядерного, возникают огненные бури с крайне тяжелыми последствиями, вплоть до полного и необратимого разрушения природных экосистем.
Питание как экологический фактор. Питанием называется процесс потребления энергии и вещества. Известны два способа питания: голофитный — без захвата пищи (посредством всасывания растворенных пищевых веществ через поверхностные структуры организма) и голозойный — посредством захвата частиц пищи внутрь тела. Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма. Метаболизм представляет собой совокупность взаимосвязанных и сбалансированных процессов, включающих разнообразные химические превращения веществ в организме. Реакции синтеза сложных веществ, осуществляющиеся с потреблением энергии, составляют основу анаболизма, или ассимиляции.
Нища — важнейший экологическим фактор. Ее качество и количество способны изменять плодовитость. продолжительность жизни, развитие и смертность живых существ. Помимо этого, разнообразие пищевых рационов лежит в основе многочисленных морфологических, физиологических и экологических адаптаций. Действительно, большинство жизненных приспособлений и функций любых видов организмов так или иначе связаны с питанием. Ими являются приспособления растений к почвам, растительноядных животных к поискам корма, хищников — к захвату добычи. Большинство пищевых отношений носит взаимоприснособительный характер. Весьма тонки взаимные приспособления цвеюв и их опылителей, плодов и распространи гелей семян, они существуют даже между паразитами и их хозяевами, между хищниками и их жертвами.
Изучение качества пищи -- это, как известно, задача физиологов Экологи исследуют влияние пищи на численность, продолжительность жизни, скорость росла и плодовитость живых организмов. Является общеизвестным фактом положительное влияние улучшения качества пищи при достаточном ее количестве на указанные показатели. Приведем пример. Извесшо. какую большую роль играют белки в жизни организмов. Так как животные не могут синтезировать белки из неживого вещества и берут их из растительной пиши, циклы развития животных и периоды размножения связаны с сезонными колебаниями содержания белка в растениях. Например, в умеренном поясе Северного полушария пик размножения и выкармливание детенышей у большинства животных приходится на май-июнь. Именно тогда имеет место наивысшее содержание белков в растительности (20% и более от сухого веса). В случае недостатка белков молодые организмы не могут развиваться, поэтому к маю-июню привязан сезон размножения и развития растительноядных животных, прежде всего наиболее многочисленных из них — насекомых. Избыток растительноядных животных, молодняк которых наиболее доступен для хищников, создает условия и для размножения последних.
§ 6.	Биотические факторы среды
Очевидно, что в природной обстановке на каждый организм или группу организмов действуют не только абиотические факторы, но и остальные живые существа. Последние являются неотъемлемой частью среды обитания и относя гея поэтому к категории биотических факторов. К ним обычно относят совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Биотические факторы среды будут рассмотрены в последующих главах.
§ 7.	Взаимодействие экологических факторов
Очевидно, что все экологические факторы среды действуют на оршпизм совместно. При этом оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору могут смешаться в зависимости от тою, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность носит название взаимодействия факторов- Так, например, в мороз животные могут погибать при отсутствии пиши и относительно нормально себя чувствовать при ее достатке. Жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое воздействие. Напротив, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Например, увядание растений можно приостановить либо путем увеличения влаги в почве (полив), либо снижением температуры воздуха, уменьшающего скорость испарения. Таким образом создается эффект частичного взаимозамешения факторов, или эффект компенсации Именйо благодаря последнему в Заполярье удается получать урожаи капусты, которые не уступают урожаям средней полосы России: недостаток тепла восполняется здесь избытком световой энергии при долгом летнем полярном дне. Однако взаимная компенсация действия факторов среды имеет определенные пределы и полностью заменить один- из них другим нельзя. Например, исключение бора или тем более воды из рациона питания растения делает его жизнь невозможной несмотря на самые благоприятные сочетания других условий.
Значение отдельных экологических факторов в комплексном действии среды неравноценно. Поэтому среди последних выделяют ведущие (главные) экологические факторы и второстепенные (сопутствующие). В качестве ведущих выступают те факторы, которые необходимы для жизнедеятельности организма. Для разных видов требуются обычно различные ведущие факторы, даже если организмы живут в одном месте. В то же время следует отметить, что в разные периоды развития организма имеет место смена ведущих факторов, что особенно характерно для растений. Зак, например, для эфемероидов в период цветения ведущим фактором является свет, а в период формирования семян — достаточное количество влаги и минеральных веществ.
При учете в сельскохозяйственной практике закономерностей взаимодействия экологических факторов можно поддерживать оптимальные условия ддя выращивания культурных растений и домашних животных.
Огромную роль играет взаимодействие биотических и абиотических факторов. Следует помнить, что конечное состояние любого организма или системы организмов —- это всегда результат многочисленных взаимодействий различных абиотических и биотических условий.
Рассмотрим правомочность подразделения экологических факторов на «вредные» и «полезные». Все зависит от того, в каких дозах берется тот или иной фактор, в каких сочетаниях. Так, если он берется в чистом виде, то переход от благоприятного действия к вредному происходит очень быстро, при сравнительно небольших дозах. Но если тот же фактор берется в сочетании с другими одновременно действующими факторами, то отрицательное действие возникает гораздо позже, при очень больших количествах. Например, химически чистая поваренная соль ядовита уже в небольших дозах, но в смеси с другими солями она может быть безвредной. При этом необходимо учитывать, что если разнородные факторы имеют общую направленность и общий фокус действия, они могут и взаимно усиливать отрицательные воздействия друг на друга: В частности, при повреждении дерева каким-либо вредителем, если оно ранее было отравлено ядохимикатом, указанные факторы не ослабляют, а, напротив, усиливают взаимное вредное влияние.
Вопросы для самоконтроля
1.	Влияет ли по гола на обитателей водоемов?
2.	В ряде регионов с интенсивным земледелием в почвах исчезли черви из-за постоянного внесения ядохимика тов. Отразится ли это на плодородии, если в по чвурегулярно вносить высокие дозы удобрений?
3.	Какое влияние оказывают лесополосы вокруг полей на условия произрастания сельскохозяйственных культур?
4.	У каких видов жизненная форма может изменяться в пропессе индивидуального развития? По чему? С какими факторами это связано ?
3. Какова роль кислорода в жизнедеятельности обитателей разных глубин водоемов?
6.	Почему очень морозной зимой случается массовая гибель рыб в реках средней полосы России? Какой лимитирующий фактор может привести к таким результатам?
7.	Обсудите, каким образом человечеству удалось преодолеть действие лимитирующих факторов, которые ограничивали распространение Других видов. Могут ли люди расширить пределы своей устойчивости?
8.	Какие факторы наиболее часто ограничивают рост и развитие таких ценных видов рыб, как осетровые или лососевые?
9.	В тропических района х океана. тде много тепла и света, жизнь очень бедна. Эти районы называют океаническими пустынями. Как вы думаете, что ограничивает здесь размножение одноклеточных водорослей. от которых в свою очередь зависят животные? .
10.	Реален ли, с биологической точки зрения, полный анабиоз у человека?
11.	Перед вами поставлена задача — восстановить лес на безжизненных глинистых отвалах в местах добычи полезных ископаемых. Какие формы растений и животных вы подберете для этих целей?
12.	Некоторые студенты считают, что ночью в тишине гораздо продуктивнее подготовка к экзаменам, чем днем. Согласны ли вы с этим?Дайте обоснование.
13.	В городе в суровую зиму вымерзла часть тополей. Больше всего пострадали деревья, растущие возле уличных фонарей. Почему?
14.	Должен ли человек стремиться к уничтожению диких видов, которые являются конкурентами домашних животных и растений?
15.	Как рациональнее произвести посадку леса сучетом возрастания конкуренции между деревьями по мере роста: сразу на расстояние, соответствующее площади питания взрослого дерева, или более густо с последующим прореживанием? Объясните вашу точку зрения.
Глава 3. Экология популяций (демэкология)
§	1. Понятие о популяции
Любой вид приспосабливается к постоянно изменяющимся условиям существования и утверждает себя во внешней, часто неблагоприятной, среде не индивидуально и даже не как простая сумма особей, а в форме определенных и своеобразных группировок организмов. Последние представляют собой единое функциональное целое — популяцию.
По определению академика С.С. Шварца, популяция — это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.
Популяция обладает общим генофондом и занимает определенную территорию. Важно подчеркнуть, что с позиций современной экологии популяцию рассматривают как элементарную единицу процесса микроэволюции^ поскольку она обладает уникальным и важнейшим для поддержания жизни вида в течение длительного периода качеством — способностью к перестройке своего генофонда в ответ на изменение экологических факторов среды обитания.
У особей популяции формируются адаптации, соответствующие условиям той местности, где они обитают. Поэтому популяция представляет собой развивающуюся единицу, причем важнейшую в экологическом понимании. Она может существовать длительное время в регионе при наличии подходящего климата, питательных веществ и источника энергии, входя в состав пищевой сети, характерной для этой области экосистемы. Таким образом, популяция обладает не только самостоятельной эволюционной судьбой, но и является основным биотическим, т.е. живым, элементом экосистем.
Основным свойством популяции является ее беспрерывное изменение, движение, динамика, что сильно влияет на структурно-функциональную организованность, продуктивность, биологическое разнообразие и устойчивость системы. Особи одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем абиотические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов.
Специфические же внутривидовые связи — это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между
родительскими и дочерними поколениями. При этом важно подчеркнуть: во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства, что является генетической целью популяции.
Вышеизложенное подводит к заключению, что популяционный уровень занимает особое место в системе организации живого вещества, так как популяция есть не что иное, как первая надорганизменная биологическая макросистема. Как следствие этого зародилось и успешно функционирует целое научное направление — демэкология (от греч. demos — народ), рассматриваемое как раздел общей экологии, изучающий структурные и функциональные характеристики, динамику численности популяции, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения, выясняющий условия, при которых формируются популяции, и др. При этом приоритетной для демэкологии проблемой являются биотические взаимоотношения.
§	2. Показатели популяций
Являясь групповыми объединениями особей, популяции обладают рядом специфических показателей, которые не присущи каждой отдельно взятой особи. При этом выделяют две группы количественных показателей — статические и динамические.
Состояние популяции на данный момент времени характеризуют статические показатели. К ним относятся следующие.
Численность — общее количество особей на выделяемой территории или в данном объеме. Этот показатель поруляции никогда не бывает постоянным, он зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности.
Плотность популяции — среднее число особей (или биомассы) на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства. Плотность популяции также изменчива, она зависит от численности. В случае возрастания последней плотность популяции не увеличивается лишь в том случае, если возможно расселение ее, т.е. расширение ареала.
Динамические показатели популяции включают рождаемость,, смертность, прирост и темп роста популяции.
Рождаемость (плодовитость) — число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения. Живые организмы обладают огромной способностью к размножению. Она характеризуется так называемым биотическим потенциалом, представляющим со
бой скорость, с которой при беспрерывном размножении (возможном только теоретически при идеальных экологических условиях существования) особи определенного вида могут покрыть земной шар равномерным слоем. Это важнейший, хотя и условный, показатель имеет самые различные значения. Так, для слонов он составляет 0,3 м/с, а для некоторых микроорганизмов — сотни метров в секунду. Удивительный факт: один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земную поверхность, если все семена прорастут (Р. Дажо, 1975). На практике такая громадная плодовитость никогда не реализуется,
Смертность популяции — число погибших в популяции особей в определенный отрезок времени. Подобно плодовитости, смертность изменяется в зависимости от условий среды обитания, возраста и состояния популяции; смертность выражается в процентах к начальной или чаще к средней величине ее.
Прирост популяции* — разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть положительным, нулевым и отрицательным.
Темп роста популяции — средний прирост ее за единицу времени.
§3	. Территориальная иерархия популяций
В экологии достаточно широкое распространение получила кон-пепция иерархии (соподчиненности) популяций в зависимости от размеров занимаемой ими территории. Н.П. Наумов, например, ввел понятия элементарной, экологической и географической популяции, которые в свою очередь входят в ареал вида.
Элементарная (локальная) популяция является совокупностью особей того или иного вида (например, белки), которая занимает какой-то небольшой участок однородной по условиям обитания площади. Очевидно, что число элементарных популяций в первую очередь определяется степенью разнородности условий среды обитания, при этом чем они разнообразнее, тем большее число элементарных популяций можно выделить, и, естественно, наоборот. Укажем, что имеющее место смещение особей элементарных популяций, которое часто происходит в природе, размывает границы между последними.
Совокупность элементарных популяций формирует более крупную экологическую популяцию. Составляющие ее элементарные популяции весьма слабо изолированы друг от друга, между ними может происходить довольно часто обмен генетической информацией, но существенно реже, нежели между элементарными популяциями.
Характерным примером служит белка, которая обитает в различных типах леса. Вследствие лого можно достаточно четко выделить «сосновые», «елово-пихтовые» и др. экологические популяции белки.
Экологические популяции, слагаясь, образуют географические популяции. Последние включают группу особей, которые заселяют территорию с географически однородными условиями существования (тундра, тайга) и отличаются общностью приспособлений к климату J и ландшафту. Следует отметить, что географические популяции довольно заметно разграничены и изолированы. Как правило, они могут отличаться рядом экологических, физиологических, поведенческих и других особенностей, а также плодовитостью и даже размерами особей.
Укажем, что чем ниже ранг популяций, тем более тесна связь между соседними популяциями, больше степень обмена особями и, естественно, менее выражены отличительные особенности. Раздробление же вида на множество мелких территориальных группировок есть не что иное, как проявление присущего популяпии процесса приспособления к огромному разнообразию местных условий. Бла- 1 годаря этому увеличивается генетическое многообразие вида и обогащается его генофонд, тем самым способствуя длительному существованию вида в постоянно изменяющихся условиях среды.
Ареал вида (по Н.Ф. Реймерсу, 1990) — это область географического распространения (территория или акватория) особей рассматриваемого вида вне зависимости от степени постоянства их обитания в данной местности, но исключая места случайного попадания (заноса, залета, захода, заплыва и т.п.) в соседние регионы. Это одна из фундаментальных экологических характеристик популяции. Протяженность популяционного ареала определяется биологией вида, особенно радиусом его индивидуальной активности перемещения. Так, популяции видов относительно крупных животных (рыб, млекопитающих, птиц и др.), которые могут преодолевать большие пространства, имеют больший ареал по сравнению с популяциями видов мелких животных с ограниченной подвижностью. Ареал способен пульсировать, т.е. он может расширяться или сокращаться даже в связи с сезоном года; существенное расширение границ ареала вида наблюдается при : миграции и территориальной экспансии входящих в нее особей (наглядный пример здесь способность огромных стай саранчи преодолевать тысячи километров). В то же в^емя в процессе освоения нового  пространства и необходимости (подчас вынужденной) приспособления к новым экологическим условиям происходит формирование но- » вых популяций. Это имело место, например, в Австралии, куда в целях охоты завезли из Европы кроликов. Последние в результате ' интенсивного размножения образовали новую популяцию.
Отталкиваясь от полученной информации, легче понять, что такое вид: это сложная биологическая система, которая состоит из группировок организмов — популяций, обладающих характерными особенностями строения, физиологии и поведения.
Итак, популяция может быть охарактеризована как внутривидовая группировка особей, конкретная форма существования вида, обладающая определенными количественными и качественными показателями. Популяпия является генетической единицей вида: ее изменения обусловливают эволюпию данного вида.
§4	. Структура популяции и ее виды
Любой популяции присуща определенная организация. Распределение особей по территории, соотношение групп особей по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и ге-г нетическим особенностям отражают соответствующую структуру популяции: пространственную, половую, возрастную и т.д. Структура формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств видов, а с другой — под влиянием абиотических факторов среды и популяпий других видов. Поэтому важно подчеркнуть откровенно приспособительный характер структуры популяции.
Возрастная и половая структуры популяции. Возрастная структура популяции, т.е. соотношение в ней разных возрастных групп, определяется особенностями жизненного цикла вида и внешними условиями.
В любой популяции можно условно выделить три экологические группы: предрепродуктивную, репродуктивную, пострепродукгивную. К предрепродуктивной относится группа особей, возраст которых не достиг способности к воспроизведению; репродуктивная — группа, способная воспроизводить новые особи; наконец, пострепродуктивная — особи, которые по ряду причин утратили способность участвовать в воспроизведении новых поколений. По отношению к общей продолжительности жизни длительность этих возрастов сильно меняется у разных видов. Для человека эти три возраста приблизительно одинаковы.
Имеются виды с очень простой возрастной структурой популяпий, которые состоят практически из представителей одного возраста. Так, все однолетние растения весной находятся в проростках, затем почти одновременно зацветают, дают семена и к осени отмирают. Уязвимость таких популяций крайне высока: если в период развития наступают, например, заморозки, происходит массовая гибель особей. Напротив, в благоприятной ситуации такая популяция может дать взрыв численности (саранча, грызуны).
В популяции со сложной возрастной структурой представлены все возрастные группы, одновременно живут несколько поколений. Так, в стадах слонов, например, есть и новорожденные, и подростки, и молодые крепнущие животные, и способные к размножению самим и самки, и старые особи. Такие популяции не подвержены резким колебаниям численности. Экстремальные внешние условия могут изменить их возрастной состав за счет гибели наиболее слабых, но самые устойчивые возрастные группы выживают и затем восстанавливают структуру популяции.
Очевидно, что человек, рассматриваемый как биологический вид, имеет сложную структуру популяций.
Половые группировки внутри популяций формируются на базе различной морфологии (формы и строения тела) и экологии различных полов. Отличие сампов от самок затрагивает не только строение и функцию половой системы, но и морфологию в целом (рога у самцов и отсутствие их у самок; крылатые самцы и бескрылые самки у некоторых насекомых; яркое оперение самцов и скромное у самок, и т.д.). Часто встречается различие самцов и самок по характеру и виду пищи. Так, у многих комариных самцы питаются нектаром или соком растений, а самки — кровью жертв. Разный пищевой рацион самцов и самок имеет место у ряда млекопитающих, птиц, рыб.
Соотношение возрастных и половых групп, которые можно отнести к статическим показателям популяции, определяет многое в общей жизнеспособности и темпах роста популяции, является важной характеристикой ее структуры. Тщательный и постоянный анализ возрастного и полового состава популяций — главное условие для прогнозирования численности тех видов, которые человечество использует в дикой природе или с которыми вынуждено бороться.
Пространственная структура популяций. Пространство, которое занимает популяция, дает ей необходимые для жизни.условия. Однако каждая конкретная территория способна прокормить лишь определенное число особей. При этом очевидно, что на степень использования доступных природных ресурсов влияет не только общая численность популяции, но и размещение особей в пространстве.
Изредка в природе встречается почти равномерное упорядоченное распределение особей на занимаемой территории, например в чистых зарослях некоторых растений. Однако в силу неоднородности занимаемого пространства, а также некоторых особенностей биологии видов чаще всего члены популяции распределяются в пространстве неравномерно. При этом существуют два крайних варианта неравномерного размещения членов популяции: 1) четко выраженная мозаичность с
незанятым пространством между отдельными скоплениями особей (например, гнездовья грачей в ротах или парках); 2) распределение случайного, диффузного типа, когда члены популяции более или менее не зависимы друг от друга и обитают в относительно однородной для них среде (например, размещение мучных хрущаков в муке).
Отметим, что между указанными вариантами неравномерного размещения существует множество переходов. В то же время тип распределения в занимаемом пространстве в каждом конкретном случае оказывается приспособительным, поскольку позволяет оптимально использовать имеющиеся ресурсы.
Растения чаще всего распределены крайне неравномерно, образуя при этом более или менее изолированные группы, скопления, которые называются субпопуляциями. Они имеют отличия в числе особей, плотности, возрастной структуре и протяженности. Напротив, у животных, благодаря их подвижности, способы упорядочивания территориальных отношений более разнообразны по сравнению с растениями. При этом внутрипопуляционнос распределение у высших животных регулируется системой инстинктов. Такие инстинкты, которые способствуют поддержанию размещения по территории отдельных особей или групп в популяциях, характерны для птиц, млекопитающих, пресмыкающих, ряда рыб.
По типу использования пространства все подвижные животные подразделяются на оседлых и кочевых.
Оседлые животные отличаются инстинктами привязанности к своему участку, стремлением вернуться на хорошо знакомую территорию (если произошло вынужденное переселение). Такое «чувство дома» получило название «хоминг» (от англ, home — дом). Яркий пример хоминга — занимание одной и той же парой скворцов «своего» скворечника в течение ряда лет.
Оседлому образу жизни присущи существенные биологические преимущества. В частности, на знакомой территории облегчается свободная ориентация, животное тратит меньше времени на поиски корма, быстрее находит укрытие от врага, а также может при необходимости создавать запасы пищи (белка, сурок, полевая мышь). В то же время оседлый образ жизни угрожает быстрым истощением пищевых ресурсов, если, например, плотность популяции становится чрезмерно высокой.
Даже в случае территориального обособления члены популяции поддерживают друг с другом определенную связь. Это обеспечивается при помощи системы различных сигналов и прямых контактов на границах владений.
Различают два типа активности территориального поведения животных: первый направлен на обеспечение собственного существова
ния (поиск пищи, устройство убежищ и т.п,), второй — на установление отношений с соседями (мечение и охрана своих участков). При этом применяются разные способы для закрепления участка, от прямой агрессии по отношению к чужаку, до ритуального повеления, демонстрирующего угрозу, а также специальных сигналов и меток, которые свидетельствуют о занятости территории. Следует подчеркнуть, что прямая агрессия с нанесением конкуренту повреждений встречается весьма редко.
На нейтральной территории агрессивный инстинкт угасает. Частичное перекрывание индивидуальных «владений» служит способом поддержания контактов между членами популяции. При этом соседи. как правило, поддерживают устойчивую обоюдовыгодную систему связей, например, совместную защиту от врагов, взаимное предупреждение об опасности (сороки в лесу).
Территориальное поведение животных особенно ярко выражено в период размножения. По его окончании у многих видов распределение по индивидуальным участкам сменяется групповым образом жизни с иным типом поведения. Так, после вылета птенцов большинство воробьиных птип объединяются в стаи, которые совершают кочевки.
Для оседлых видов животных все варианты общей пространственной структуры популяций обычно сводятся к четырем основным типам: диффузному, мозаичному (рассмотрены ранее), пульсирующему и циклическому.
Для популяций, характеризующихся резкими колебаниями численности, характерен пульсирующий тип пространственной структуры. Известно, что в период резкого падения численности некоторые животные собираются на наиболее благоприятных для жизни участка^. Так", например, полевки-экономки в лесостепи в засушливые годы заселяют в первую очередь заболоченные берега озер.
Циклический тип пространственной структуры популяций оседлых животных характеризуется закономерным попеременным использованием территории в течение года, например летом и зимой. При таком типе использования пространства сохраняется баланс между потреблением кормов и их ежегодным возобновлением.
Кочевой образ жижи имеет перед оседлым определенные преимущества. Прежде всего, кочевые животные не зависят от запасов корма на конкретной территории. Однако постоянные передвижения одиночных особей способствуют учащению гибели от хищников. Именно поэтому кочевой образ жизни, как правило, свойствен стадам и стаям. При этом территории перемещения многих видов могут быть весьма большими. Так, табуны зебр в Серенгети в период сухого сезона кочу-
кн на участке в 400—600 км2. На данной территории имеются определенные места отдыха, пастьбы и водопоев, используемые регулярно в определенные сроки.
Многообразие конкретных форм проявления территориальных взаимоотношений животных ученые располагают в постепенно усложняющийся ряд. При этом система неперскрываюшихся охраняемых участков оседлых особей — это самая простая пространственная структура популяций; более сложная — система перекрывающихся территорий, при которой усиливаются внутривидовые контакты. Наконец, групповое использование одних и тех же участков, возможное только на основе строго упорядоченных отношений внутри группы.
Этологическая структура популяции. Систему взаимоотношений между членами одной популяции называют этологической, иди поведенческой структурой популяции.
Формы совместного существования особей в популяпии весьма различны. Ниже рассмотрены наиболее характерные.
Одиночный образ жизни характерен для многих видов (например, ежи, сомы, щуки и т.д.), но лишь на определенных стадиях жизненного пикла. Поэтому абсолютно одиночного существования организмов в природе не встречается, иначе погибли бы соответствующие популяпии.
У видов с преимущественно одиночным образом жизни часто возникают временные скопления — в местах зимовок, а также в период перед размножением. Так, божьи коровки осенью образуют целые гроздья в сухой подстилке возле пней и комлей деревьев.
Проживание в группе себе подобных отражается на протекании многих физиологических процессов в организме животного. У искусственно изолированных особей заметно меняется уровень метаболизма (обмена веществ), быстрее тратятся резервные вещества, не проявляется целый ряд инстинктов и ухудшается общая жизнеспособность. Под эффектом группы понимают оптимизацию физиологических процессов, ведущую к повышению жизнеспособности особей при их совместном существовании.
Эффект группы проявляется как реакция отдельной особи на присутствие других особей своего вида. Так, у овец вне стала резко учащаются пульс и дыхание, а при виде приближающегося стада эти процессы нормализуются, и овца успокаивается. Известно также, что для выживания африканских слонов стадо должно состоять по крайней мере из 25 особей. Эффект группы состоит также в ускорении темпов роста животных, повышении плодовитости, более быстром образовании условных рефлексов, повышении средней продолжитель
ности жиши индивидуума. В группах животные часто способны поддерживать оптимальную температуру (при скучивании, в гнездах, ульях). У многих животных вне группы не реализуется плодовитоеil. Так, голуби некоторых пород не откладывают яйца, если не видят других птиц. Достаточно поставить перед самкой зеркало, чтобы она приступила к яйцекладке.
Эффект группы не проявляется у видов, ведущих одиночный образ жизни. Если таких животных искусственно заставить жить вместе, у нйх повышается раздражительность, учащаются столкновения, повышаются энергозатраты на поддержание жизнедеятельности. Гак, ушастые ежи в группе повышают потребление кислорода до 134% по
сравнению с содержащимися в одиночестве.
• Согласно ВА. Радкевичу, в явлениях эффекта группы и особенно фазовой изменчивости огромную роль играют гормональные механизмы. Так, особые эндокринные железы насекомых — прилежащие тела — вырабатывают гормон, который стимулирует и управляет переходом особи из одиночной фазы в стадную.
Биологи считают, что самое сильное проявление эффекта группы свойственно общественным насекомым (пчелам, муравьям, термитам). Не обладая способностью длительно существовать в одиночку (что заложено у них в генетической программе), эти насекомые выработали сложную систему сигнализации, которая способствует сохранению их особей во времени и пространстве.
Изложенное позволяет понять, почему предъявляются повышенные требования при формировании групп космонавтов, отрядов специального назначения, экипажей, которые должны длительно находиться в замкнутом пространстве, либо длительно общаться друг с другом. При удачном подборе в таком коллективе явно проявляется «эффект группы» и он успешно справляется с поставленной задачей.
Семейный образ жизни резко усиливает связи между родителями и их потомством. Известное проявленйс этого — забота одного из родителей об отложенных яйцах или кормление самцом самки. При этом заботы о птенцах продолжаются до поднятия их на крыло, а у ряда крупных млекопитающих (медведей, тигров) детеныши воспитываются в семейных группах в течение нескольких лет, до наступления их половой зрелости. В зависимости от того, кто из родителей берет на себя уход за потомством, различают семьи отцовского, материнского и смешанного типа. Отметим, что в семьях с устойчивым образованием пар обычно оба родителя принимают участие в охране
и выкармливании молодняка.
При семейном образе жизни территориальное поведение животных выражено наиболее ярко. Присущие ему различные сигналы, марки-
ровка, ритуальные формы угрозы и даже прямая уфоза (часто со стороны и сампа и самки) обеспечивают владение участком, размеры и пищевая емкость которого достаточна для выкармливания потомства.
Колония. Будучи групповым поселением оседлых животных, она может существовать как длительно, так и возникать лишь на период размножения (грачи, чайки, гагары и т.п.).
Значительно более сложная форма колонии — поселения животных, в которых отдельные их жизненные функции выполняются сообща. Это в свою очередь повышает вероятность выживания отдельных особей. Так, тревога, поднятая любой заметившей хищника птицей, мобилизует остальных и им сообща удается его отогнать.
Некоторые общественные насекомые — пчелы, муравьи, термиты организуют весьма сложные колонии — семьи. Здесь насекомые выполняют сообща много основных функций: защиты, размножения, обеспечения кормом себя и потомства, строительства и т.п., для чего осуществляют обязательное разделение труда и специализацию отдельных особей, в том числе разных возрастных групп. При этом члены колонии постоянно обмениваются информацией'друт с другом.
Характерно, что по мере усложнения колониального объединения поведение, а иногда даже физиология и строение отдельной особи все в большей степени подчиняются интересам всей колонии.
Стая. Это временное объединение животных одного вида (насекомых, птиц, рыб, реже млекопитающих и др.), связанное с общностью места обитания или размножения. Стайность облегчает выполнение каких-либо функций в жизни вида, например, защиты от врагов, добычи пищи, миграции.
Исходя из способа координации действий, стаи подразделяются на два вида: 1) без выраженного лидера (обычно у рыб); 2) с лидерами, на которых ориентируются остальные особи (стаи крупных птиц и млекопитающих, например волков). Волчьи стаи образуются зимой для групповой охоты. В этом случае зверям удается справиться с крупными копытными (нацример взрослым лосем), охота на которых в одиночку часто заканчивается гибелью самого хищника. В процессе групповой охоты вожак стаи «организует» засады, захват жертвы в кольцо и другие действия, что требует согласованности и координации действий всех членов стаи.
Стада — это группа диких или домашних животных одного вида; обитающая на какой-либо территории (например, стадо оленей) или акватории. В стаде осуществляются все основные функции жизни: добывание корма, зашита от хищников, миграции, размножение, воспитание молодняка и т.п. При этом основу группового поведения животных в стадах составляют взаимоотношения доминирования 3 Эколо! ия. Уч. пос для студ. ВУЗа
(главенства) — подчинения, которые обусловлены индивидуальными различиями между особями.
Иерархически организованному стаду свойствен закономерный порядок перемещения, определенная организация при защите, расположении на местах отдыха и т.п. Так, при передвижении стала павианов в центре, в наибольшей безопасности, находятся самки с детенышами или беременные, по краям вожаки, молодые самцы и неразмножающиеся самки. Впереди и позади стада располагаются крупные сампы, готовые отразить нападение хищника.
В биологическом аспекте смысл иерархической системы «доминирования-подчинения» заключается в создании согласованного поведения группы, которое выгодно для всех ее членов. Осуществив своеобразную «расстановку сил», животные уже не тратят лишней энергии на конфликты между отдельными особями, а группа в целом получает преимущества, подчиняясь наиболее сильным и опытным индивидуумам. Конечно, в экстремальных условиях (например, при отсутствии кормов), гибнут в первую очередь более слабые, подчиненные особи, но тем нс менее под заптитой группы они все же имеют больше шансов выжить, нежели в одиночку.
Внутривидовая конкуренция. В этом случае между особями сохраняется солидарность, так что они в состоянии размножаться и обеспечивать таким образом передачу свойственных популяции наследственных свойств. Очевидно, что внутривидовая конкуренция в корне отличается от межвидовой.
Внугривидвая конкуренция проявляется, например, в территориальном поведении, когда животное защищает место своего гнездования и известную площадь в его округе. Так, в период размножения самец колюшки охраняет определенную территорию, на которую, кроме своей самки, не допускает ни одной особи своего вида.
Другим проявлением внутривидовой конкуренции выступает существование социальной иерархии, которая характеризуется наличием особей доминирующих и подчиненных. У растений конкуренция касается главным образом света и воды. В первом случае растения прл слишком большой густоте затеняют друг друга, что приводит к гибели их значительного числа. У деревьев формируется различный вид в зависимости от того, растут ли они в лесу или отдельно от других деревьев.
В ряде случаев внутривидовая конкуренция может приводить к дифференциации вида, когда последний распадается на несколько популяций, занимающих разные территории. Так, у саванной овсянки один экологический подвид размешается на прибрежных солончаках, другой — на сухих холмах.
У представителей одного и того же вида животных встречается и такое редкое явление, как каннибализм, те поедание себе подобных- Он наиболее развит у хищных рыб-щук. окуней, трески, наваги и ДР- В условиях обостренной конкуренции *а пищу или воду каннибализм проявляется подчас и у нехищных животных. Например, личинки майского жука, которые помещены в сухую почву, могут поедать друг друга.
Паразитирование на себе подобных, т.е. внутривидовой паразитизм, встречается нечасто, оно характеризует в основном отношения разных полов. Так, самки глубоководных рыб-удильщиков носят на себе значительно более мелких самцов, которые прирастают ртом к их телу и питаются как паразиты. Внутривидовой паразитизм имеет приспособительное значение, поскольку наличие «карманных» самцов исключает необходимость затраты энергии на встречу полов, а также снижает остроту конкуренции из-за пищи в условиях общего недостатка кормов на больших глубинах.
§ 5. Динамика популяций
Динамика популяции — это процессы изменений ее основных биологических показателей во времени. При этом особое значение в изучении этой динамики придается изменениям численности особей, биомассы и популяционной структуры. Динамика популяции — одно из наиболее значимых биологических и экологических явлений. Образно говоря, жизнь популяции проявляется в ее динамике.
Модели динамики и роста популяции. Любая популяция способна (теоретически) к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды абиотического (прежде всего климат) и биотического (конкуренция, хищники, паразиты, болезни) происхождения. В таком случае, конечно, гипотетическом, скорость роста популяции будет определяться величиной ранее упоминавшегося биотического или репродуктивного потенциала.
Эта динамика описывается уравнением А. Лотки:
где N — численность особей;
т — время;
г — биотический потенциал.
График этой функции есть экспонента (рис. 3.1, кривая 1).
Значение биотического потенциала чрезвычайно различается у разных видов. Так, самка косули способна произвести за жизнь 10—15 козлят, а луна-рыба откладывает до 3 млрд икринок.
В природе, однако, рост численности популяций любого вида никогда нс бывает бесконечным, поскольку ресурсы, за счет которых существуют виды, на любой территории имеют пределы. Эти пределы называют емкостью среды для конкретных популяций. Например, еловый лес — более емкая среда для белок, нежели смешанный, с березами, поскольку основная пища этих зверьков — семена шишек.
Модель динамики численности популяции при ограниченных (лимитированных) ресурсах предложили Р. Пирл и А. Ферхюльст. В общем виде их уравнение записывается так1
Рис. 3.1. Теоретические кривые роста популяции
где К — емкость среды.
Выражение К ~ N — характеризует так называемое сопротивле-К
ние среды. Под этим термином понимают совокупность всех «ограничителей» роста популяции (неоптимальная температура, кислот-
посты соленость, влажность, присутствие хищников, паразитов; нехватка пиши и т.п.).
Наиболее сильно сопротивление среды действует на молодые особи, больше других страдающие от нападения хищников, болезней, недостатка воды и пищи или других неблагоприятных условий. Оно снижает темпы пополнения популяции, хотя скорость размножения может остаться прежней. При более суровых условиях гибнет и часть взрослых особей. Таким образом, рост, снижение или постоянство численности популяпии зависит от соотношения между биотическим потенциалом (прибавлением особей) и сопротивлением среды (гибелью особей).
Уравнение Пирла—Ферхюльста лежит в основе практически всех математических моделей конкуренции, хищничества, симбиоза. Оно описывает наиболее реальный и универсальный тип роста популяций микроорганизмов, животных, растений и человека.
В природе характерные типы роста популяций могут иметь место, когда тех или иных животных вселяют в незанятые области или они сами распространяются в новые районы. Так, самовселение некоторых представителей морской фауны рыб (тюльки, например) можно наблюдать в водохранилищах Волги, Камы, Днепра, где их численность достигла крупных размеров. Рост плотности этих популяций описывается логистической кривой 2 (рис. 3.1). Экспоненциальная кривая отражает рост популяций некоторых микроорганизмов (грибковые дрожжи, отдельные виды микроскопических водорослей). Можно сделать вывод, что чем крупнее организмы, тем ближе к логистическому типу характер роста плотности их популяций.
Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции. Популяция приспосабливается к изменениям условий среды обитания путем обновления и замещения особей. Последние появляются в популяции вследствие рождения и иммиграции (вселения пришельцев), а исчезают в результате смерти и эмиграции. Если интенсивности рождаемости и смертности сбалансированы, то формируется стабильная популяция, и ее численность и ареал обитания сохраняются на одном, Уровне. Однако в природе нет ни одной популяции, сохраняющейся неизменной на протяжении более или менее длительного периода.
Во многих случаях имеет место превышение, подчас существенное, рождаемости над смертностью; тогда численность популяции растет, иногда так быстро, что может наступить вспышка массового размножения. В качестве примера такой растущей популяции может служить колорадский жук, который за относительно короткий период пересек Атлантический океан, быстро расселился во Франции, достиг Украины, Беларуси и занял значительные территории России.
Однако при чрезмерном развитии популяции ухудшаются условия существования, что вызывается ее переуплотнением. Согласно правилу пищевой корреляции (Уинни—Эдвардс), в ходе эволюции сохраняются только те популяции, скорость размножения которых скоррелирована с количеством пищевых ресурсов среды их обитания. Отступление от этого правила ведет к тому, что популяция остается без пищи и вымирает или снижает темпы размножения, т.е. она становится сокращающейся.
С другой стороны, согласно принципу В. Олли, агрегация (скопление) особей, как правило, усиливает конкурентную борьбу между ними за пищевые ресурсы и жизненное пространство, но приводит к повышению способности группы в целом к выживанию. Отсюда вытекает, что как «перенаселение» (т.е. повышенная агрегация особей), так и «недоселенность» (отсутствие агрегации) могут быть лимитирующим фактором.
Необходимо подчеркнуть, что безгранично цопуляция сокращаться не может. При достижении определенной численности популяции смертность начинает падать, а плодовитость — повышаться. В определенный момент времени интенсивность смертности и рождаемости выравнивается, популяция переходит в стабильное состояние, а после становится растущей.
Гомеостаз популяции. В природных условиях численность популяций испытывает постоянные колебания, их амплитуда и период зависят от особенностей вида и от условий среды обитания. Так, у многих крупных позвоночных численность обычно колеблется в несколько раз, в популяциях насекомых — в 40—50 раз, а в особо благоприятных условиях возникают резкие вспышки численности, когда она возрастает в миллионы раз (саранча).
Кроме указанных нерегулярных колебаний у ряда организмов выявлены периодические колебания численности с относительно постоянной длительностью цикла, например связанные с периодическими колебаниями активности Солнца.
Н.В. Тимофеев-Ресовский ввел в 1928 г. термин «популяционные волны» для обозначения колебаний численности особей популяции, которые возникают под влиянием различных факторов биотической и абиотической среды. Будучи характерными для всех видов, популяционные волны (или «волны жизни») имеют определенное эволюционное значение, поскольку при резком сокращении численности какой-либо популяции среди оставшихся в живых особей могут оказаться редкие генотипы. В дальнейшем восстановление численности данной популяции будет идти за счет выживших особей, что приведет к изменению частот генов, а значит, и генофонда.
факторы, которые влияют на численность популяции, разделяют на не зависящие и зависящие от ее плотности. Установлено, что к первым относятся прежде всего абиотические факторы. Продолжительная засуха, суровая зима, ураган и т.п. могут способствовать резкому снижению численности самых разных популяций, причем независимо от их первоначальной плотности.
К зависящим от плотности относится подавляющее большинство биотических факторов (конкуренция, хищники, обеспеченность кормом, инфекции и др.). Здесь имеет место в ряде случаев монотонная зависимость: с повышением плотности популяции сильнее влияют указанные факторы. Так, чем выше плотность популяции растений, тем сильнее они затеняют друг друга. Однако зависимость от плотнот сти может быть и более сложной.
Еще пример, связанный с внутривидовой регуляцией численности. Ученые.обнаружили, что даже у таких медленно размножающихся животных, как африканские слоны, прослеживается связь особенностей размножения с численностью и плотностью популяций. Так, в некоторых заповедниках африканского континента, где насчитывалось по 2—3 особи на площади 2,5 м2, интервалы между родами у слоних составляли около трех лет, а возраст достижения молодыми половой зрелости — около 12 лет. После принятия более эффективных мер по охране слонов численность их возросла до 6—7 на ту же площадь. Однако самки стали приносить детенышей раз в 5—6 лет, а молодые стали размножаться только в 18 лет.
Особенностью зависящих от плотности факторов является то, что их воздействие обычно сглаживает колебания численности, способствуя при возрастании плотности популяций возвращению ее к среднему уровню. Следовательно, эти факторы действуют как еще один механизм регуляции численности, который способствует поддержанию ее на определенном уровне.
Способность популяции поддерживать определенную численность своих особей называется гомеостазом популяции. В основе этого важнейшего, эволюционно приобретенного свойства лежат изменения физиологических особенностей, роста, поведения каждой особи в ответ на увеличение или уменьшение числа членов популяции, к которой эта особь принадлежит.
Механизмы популяционного гомеостаза определяются экологической спецификой вида, его подвижностью, степенью воздействия хищников, паразитов и др. У одних видов они могут проявляться в жесткой форме, что приводит к гибели избытка особей, у других — в смягченной, например в понижении плодовитости на основе условных рефлексов.
Примером жестких форм внутривидовой конкуренции может служить явление самоизреживания у растений: при чрезмерной 1устотс всходов часть растений неминуемо погибает из-за угнетения физиологически более сильными соседями. У животных жесткие формы регуляции плотности популяций проявляются обычно лишь в тех случаях, когда запасы питии, воды или других ресурсов резко ограничены, а животные либо не способны в данной период к поискам ресурсов на другой территории, либо эти поиски неэффективны. Так, популяции окуня могут поддерживать свою жизнедеятельность и регулировать плотность за счет питания взрослых особей собственными мальками.
На рис. 3.2 представлена схема поддержания гомеостаза животных, регулируемого доступностью пищевых ресурсов. При этом возникает так называемая отрицательная обратная связь: повышение плотности популяции усиливает действие механизмов, снижающих эту плотность.
Рис. 3.2. Гомеостаз в популяции животных, регулируемый доступностью пищевых ресурсов (И.И. Дедю, 1989 г.)
Любопытно, что средн механизмов, которые задерживают рост популяций, у многих видов существенное значение имеют химические взаимодействия особей. Так, крупные головастики, выделяя в воду частицы белковой природы, способны гем самым задерживать рос г других, более мелких головастиков. При этом одна крупная особь может задержать рост всех других в 75-литровом аквариуме.
Вышеприведенные примеры взаимодействия между членами популяции (от «жестких» форм — прямого уничтожения одной особью другой — до снижения воспроизводительных способностей как условного рефлекса на повышение частоты контактов) есть разные формы ограничения роста популяций. Такие тормозящие механизмы включаются с тем, чтобы не допустить полного истощения ресурсов среды; это ответ на появление сигналов, свидетельствующих об угрозе Перенаселения.
Итак, можно утверждать, что регуляция численности видов в природе обеспечивается, как правило, множественными связями. Удобно проследить это на примере насекомых. При умеренных темпах размножения численность популяции сдерживается многоядными хищниками (птицами, пауками, другими насекомыми и т.д.). Однако с увеличением скорости роста, когда вышеуказанные хищники-регуляторы уже не успевают выедать прирост, возрастает влияние специализированных по видам паразитов и наездников, которым при повышении численности хозяев легче находить их яйна и личинки. Когда и паразиты «не успевают» за бурным размножением популяции, создается в конечном итоге такая высокая плотность, при которой резко возрастает вероятность распространения инфекционных заболеваний. При еще более высокой плотности вступает в силу внутривидовая конкуренция, которая может принять крайне острый характер, вплоть до взаимного уничтожения (вспомните известное выражение «пауки в банке»).
Вышеизложенное говорит о том, что популяции присуще важнейшее свойство — саморегуляция. Она осуществляется действующими в природе двумя взаимно уравновешивающимися буферными силами: способностью к размножению и зависящей от плотности популяции реакции, напротив, ограничивающей воспроизводство.
В последнее время установлено, что важным механизмом регуляции численности, который срабатывает в переуплотненной популяции, является уже упоминавшаяся ранее стресс-реакция. При воздействии на популяцию какого-то сильного раздражителя, она отвечает на него неспецифической реакцией, называемой стрессом. Многообразие живой природы порождает и много форм стресса: антропический (возникает под воздействием человека); нервно-психический (имеет место
при несовместимости индивидуумов в группе или в ре вульгате переуплотнения популяции); тепловой; шумовой и др. Так, в результате переуплотнения популяпии у о тдельных особей возникают существенные физиологические изменения, приводящие к резкому сокращению рождаемости и увеличению смертности. У млекопитающих такое явление носит название стресс-синдрома. В стрессовом состоянии некоторые животные становятся настолько агрессивными, что у них почти полностью прекращается размножение. У самок часто нарушается овуляция, подчас происходит рассасывание эмбрионов, гаснет инстинкт заботы о потомстве. Тем не менее важно подчеркнуть, что даже чрезвычайно высокая плотность или смертность не вызывают резких нарушений в структуре популяции. Этим гарантируется восстановление численности популяции в пределах оптимума в относительно короткие сроки.
Вопросы для самоконтроля
1.	Укажите зна чение групповых характеристик популяции для охра -ны биологического разнообразия.
2.	'Что нужно знать о виде, чтобы с достаточной вероятностью прогнозировать его численность?
3.	Докажите, что максимальная скорость в случае логистического роста достигается при численности, равной половине емкости среды.
4.	При регуляции численности популяпии действие каких факторов среды не зависит от исходной ее плотности: а) загрязнение экскрементами источников питания; б) повышенное выпадение осадков; в) болезнетворные агенты (вирусы, бактерии); г) хищничество, паразитизм, конкуренция; д) холодный период времени года; е) ураган.
5.	Если популяция реагирует на собственную высокую плотность снижением рождаемости, то почему возможно чрезмерное размножение вредителей на полях и в садах?
6.	Почему в сообществах, созданных человеком (посевы, лесные насаждения), чаще наблюдается вспышки численности насекомых-вредителей, чем в природных системах?
7.	Длительное время у нас в стране поощрялась охота на волков, и за каждого убитого животного выдавали немалую премию. Затем отстрел волков полностью запретили. В настоящее время в ряде районов этот запрет вновь снят и часть волков разрешают уничтожать. Чем можно объяснить подобные отклонения в распоряжениях природоохранительных органов?
8.	Предположим. что по долгу службы вы обязаны установить норму вылова пенного вида рыб. Какую информапию об этом виде вы должны вначале собрать, чтобы рассчитать эту норму? Чего можно ожидать: а) в случае ывышения нормы вылова? б) ее занижения?
9.	У какой популяции растений больше шансов на выживание: у той, которая состоит из одних проростков? Из проростков, молодых и взрослых особей? Ответ обоснуйте.
10.	Является ли эффект группы одним из механизмов регуляпии численности популяпии?
11.	В чем причины «нашествия» саранчи — стихийного экологического бедствия?
12.	Что общего у человеческой популяпии и популяций других видов?
Глава 4. Экология сообществ и экосистем (основы синэкологии)
Любой организм проводит всю свою жизнь среди множества других живых существ. Вступая с ними в самые разнообразные отношения, он в конечном итоге не способен существовать без этого живого окружения, где связи с другими организмами обеспечивают ему нормальные условия жизнедеятельности. Таким образом, многообразные живые организмы сочетаются не произвольно, а образуют определенные сожительства, или сообщества, в которые входят приспособленные к совместному обитанию виды.
§1. Биоценоз, биотоп и биогеоценоз
Организованная группа взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущих совместно в практически одних и тех же условиях среды, называется биоценозом (от греч. bios — жизнь, koinos — общий).
Сбалансированные животно-растительные сообщества (биоценозы) являются высшей формой существования организмов. Для биоценозов характерны относительно устойчивый состав фауны и флоры, они обладают типичным набором живых организмов, которые сохраняют свои основные признаки во времени и пространстве. Биоценозы, как и популяции, — это надорганизменный уровень организации жизни, но более высокого порядка.
При изучении биоценоза последний условно расчленяют на отдельные компоненты: фитоценоз — растительность, зооценоз — животный мир, микробоценоз — микроорганизмы. Однако важно подчеркнуть, что все их следует рассматривать как биологические единства разных типов и уровней.
Размеры биоценотических группировок весьма различны: это и небольшие сообщества подушек лишайников на стволах деревьев или гниющий пень, но это и население целых ландшафтов, например, степей, лесов, пустынь и др. Часто сообщества не имеют четких границ, неуловимо переходя одно в другое.
Часть экологии, которая исследует закономерности сложения сообществ и совместной жизни в них живых организмов, называется синэкологией, или биоценологией.
Пространство с более или менее однородными условиями, которое занимает биоценоз, носит название биотопа (topos — место).
Биоценоз и биотоп невозможно оторвать друг от друга, об этом свидетельствует ряд принципов их взаимосвязи:
1.	Принцип разнообразия (А. Тинеман): чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в биоценозе.
Примером проявления этого принципа может служить тропический лес. Здесь в условиях крайнего разнообразия условий среды жизни в биоценозы входит огромное число видов и трудно встретить место, где бы рядом росли два растения одного вида.
2.	Принцип отклонения условий (А. Тинеман): чем выше отклонения условий биотопа от нормы, тем беднее видами и специфичнее биоценоз, а численность особей отдельных составляющих его видов выше.
Этот принцип проявляется в экстремальных биотопах, например местах интенсивного загрязнения среды. В них мало видов, но число особей в них обычно велико, может иметь место даже вспышка массового размножения организмов.
3.	Принцип плавности изменения среды (Г.М. Франц): чем более плавно изменяются условия среды в биотопе и чем дольше он остается неизменным, тем богаче видами биоценоз и тем более он уравновешен и стабилен. Практическое значение в том, что, чем больше и быстрее происходит преобразование природы и биотопов, тем труднее видам-'успеть приспособиться к этому преобразованию, а следовательно, биоценозы ими обедняются.
Так как биотоп есть место обитания или место существования биоценоза, последний является исторически сложившимся комплексом организмов, характерным для какого-то конкретного биотопа. Потому что биоценоз невозможно оторвать от биотопа, они вместе образуют биологическую макросистему еще более высокого ранга — биогеоценоз. Его структура приведена на рис. 4.1.
По В.Н. Сукачеву, биогеоценоз — совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений: атмосферы, горной породы, гидрологических условий, растительности, животного мира, микроорганизмов и почвы.
Биогеоценозу присущи специфика взаимодействий слагающих его компонентов, их особая структура и определенный тип обмена веществ и энергии между собой и с другими субъектами природной среды. Отличаясь размерами, биогеоценозы характеризуются и большой сложностью. Это и небольшой водоем, и пруд, но это и лес, озеро, луг и т.д.
Живые компоненты любого биогеоценоза можно разделить на три части:
Рис. 4.1. Биогеоценоз
1) продуценты — производители первичной продукции (зеленые растения); 2) консументы-, первичные — растительноядные животные, вторичные — плотоядные животные и т.д.; 3) редуценты (или разрушители, деструкторы) — обычно грибы и микроорганизмы, разлагающие органические соединения отмерших организмов до неорганических, которые вновь используются продуцентами для построения своего тела. Между этими основными звеньями биогеоценоза возникают связи самых различных порядков — параллельные и перекрещивающиеся, запутанные и переплетенные, и т.д.
Уместно привести высказывание Н.В. Дылиса; «Биогеоценоз — не сумма биоценоза и среды, а целостное и качественно обособленное явление природы, действующее и развивающееся по своим соб-
ствепным закономерностям, основу которых составляет метаболизм его компонентов».
§ 2.	Биотические связи в биоценозах
Типы биоценотических отношений. Межвидовые связи организмов, которые населяют один и тот же биотоп, закладывают основу для возникновения и существования биоценозов, определяют основные условия жизни видов в сообществе, возможности добывания пищи и т.д.
Согласно классификации В.Н. Беклемищева (1951 г), прямые и косвенные межвидовые отношения подразделяются на четыре типа: трофические, топические, форические и фабрические.
Трофические связи возникают в том случае, когда один вид питается другим (живым организмом, его остатками либо продуктами жизнедеятельности). Здесь возможна как прямая трофическая связь (пчела собирает нектар растений), так и косвенная. Последняя, например, имеет место в случае конкуренции двух видов из-за объекта питания, тогда деятельность одного так или иначе отражается на количестве и качестве питания другого.
Топические связи отражают любое (физическое или химическое) изменение условий обитания одного вида вследствие жизнедеятельности другого. При этом особенно большая роль в создании или изменении среды для других организмов принадлежит растениям.
Имея наибольшее значение в биоценозе, трофические и топические связи способствуют удержанию друг возле друга организмов разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества разных масштабов и состава.
Форические связи проявляются в том, что один вид участвует в распространении другого. В роли переносчиков выступают в основном животные. Транспортирование животными более мелких особей называется форезией, а перенос ими семян, спор, пыльцы растений — зоохорией.
Фабрические связи относятся к такому типу биоценотических отношений, в которые вступает вид, использующий для своих сооружений (фабрикаций) продукты выделения, либо мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида. Типичный пример здесь — это пти-пы, употребляющие для постройки своих гнезд ветки деревьев, шерсть млекопитающих, траву, листья, пух и перья других видов птиц и т.п.
Среди огромного многообразия взаимосвязей живых организмов можно выделить определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических групп. Это отношения
«хищник — жертва», «паразит — хозяин», конкуренция (внутри- и межвидовая), комменсализм, мутуализм, нейтрализм, аменсализм (они описаны ранее во второй главе).
Весьма сложные биотические связи возникают у общественных насекомых. Так, муравьи-амазонки совершают набеги на чужие муравейники, захватывают там личинки и куколки и выводят из них в своем муравейнике взрослых муравьев — будущих «рабов». Последние выполняют всю работу по уходу за яйпами, потом личинками, куколками, а также по уборке и достройке жилища муравьев — «рабовладельцев».
Коадаптации животных и растений. В процессе сопряженной эволюции у различных видов растений и животных выработались взаимные приспособления друг к другу, т.е. коадаптации; они подчас бывают столь прочными, что раздельно жить в современных условиях указанные виды уже не могут. Именно в этом проявляется единство органического мира.
Коадаптации насекомоопыляемых растений и насекомых-опылителей есть примеры исторически возникших глубоких взаимных приспособлений. В частности, следствием совместной эволюции является привязанность различных групп животных к определенным группам растений и местам их произрастания.
Трофические связи животных и растений имеют первостепенное значение, их можно назвать взаимоотношениями автотрофных и гетеротрофных организмов. Практически все организмы, за редким исключением (некоторые хищники и паразиты), питаются растительной пищей. Однако есть специализированная группа сапрофагов, которые живут за счет разлагающегося органического вещества (гиены, шакалы, стервятники), а также- копрофагов, которые питаются экскрементами животных. Следует отметить, что растительную пищу употребляют и типичные плотоядные животные, правда, в определенные периоды жизни. Так, соболь и куница поедают ягоды и семена растений, когда не могут добыть себе животный корм. Практически невозможно среди животных найти виды, которые бы совершенно не питались растительной пищей.
Пищевые взаимоотношения способствовали возникновению специализированных групп животных, которые приспособились жить за счет определенных растений. Так, травоядные животные (копытные, многие грызуны) питаются травянистой растительностью. При этом все степные формы животных адаптировались к жизни на открытых пространствах, к питанию в основном грубыми кормами. Для них
характерны острое зрение, они быстро бегают, им свойственно особое строение пищеварительной системы.
Сезонные изменения запасов и качества растительного корма влияют на поведение, а также на образ жизни животных-фитофагов. Одни из них (например, сайгаки) в связи с исчезновением обычного корма вынуждены порой преодолевать огромные расстояния; другие (суслики, хомяки) на зиму впадают в спячку.
Кроме фитофагии в природе существует и зоофагия, т.е. питание растений животными-жертвами. Только растений-зоофагов насчитывается до 500 видов. Все они имеют различные, весьма хитроумные приспособления для ловли насекомых. Так, некоторые грибы ловят своих жертв с помощью микроскопических петель или клейких утолщений.
В природе на основе трофических связей широко распространены паразитические взаимоотношения между животными и растениями. Многие насекомые и клещи высасывают соки, у растений, другие, внедряясь в стебли и листья, паразитируют как эндопаразиты.
Весьма велика роль некоторых животных в опылении растений. Так, В.Н. Радкевич сообщает, что в Европе до 80% видов покрытосеменных растений опыляется насекомыми, 19 — ветром и около 1% другими способами. Исключительное значение как опылители имеют пчелы. Так, рабочая пчела за минуту облетает 12 цветков, а за день — около 7200. Следует подчеркнуть, что связи насекомых-опылителей с цветковыми растениями, которые развились в течение длительной эволюции, постепенно привели к такой тесной взаимозависимости, что раздельное их существование невозможно.
Поражает пример своеобразных взаимоотношений, которые сложились между некоторыми растениями и муравьями, обитающими в тропических лесах Индии, Китая и других странах: растения, образуя специальные нектарники у основания листьев, предоставляют муравьям убежище и пищу, а муравьи защищают их от вредителей.
Велика роль травоядных животных в степных, луговых и тундровых биоценозах. При этом изменения животного населения в любом из ландшафтов приводит к определенным изменениям в растительности. Полное же исключение животных приводит к гибели сообщества/Так, истребление копытных животных в степях приводило к перерождению там растительности. Удивительно, но многие злаки, основные степные растения, способны успешно развиваться и расти лишь при условии, если их объедают, «подстригают» копытные. В противном случае они начинают вырождаться, и в растительном сообществ? происходит
глубокая перестройка. Именно блаюдаря такому «мирному сосуществованию» и взаимному влиянию сформировался характерный степной биоценоз.
Следовательно, травоядные животные отнюдь не являются разрушителями естественных фитоценозов, а напротив — их создателями. При этом в результате эволюции выработались и функционируют механизмы, которые поддерживают наиболее выгодные количественные соотношения численности травоядных животных и растений.
§ 3.	Структура биоценоза
Под структурой биоценоза понимают достаточно четко выраженные закономерности в соотношениях и связях его частей. Она мно-гопланова, поэтому при ее изучении обычно выделяют различные аспекты.
Видовая структура биоценоза характеризует разнообразие'в нем видов и соотношение их численности или массы. При этом различют бедные и богатые видами биоценозы. Так, везде, где условия абиотической среды приближаются к оптимальным для жизни, возникают чрезвычайно богатые видами сообщества: тропические леса, долины рек в аридных районах, и т.д. Напротив, в полярных арктических пустынях и северных тундрах при дефиците тепла, а также в безводных жарких пустынях сообщества сильно обеднены, поскольку лишь немногие виды могут приспособиться к таким неблагоприятным условиям i
Виды одного размерного класса, которые входят в состав конкретного биоценоза, сильно различаются по численности. Одни из них встречаются редко, другие настолько часто, что определяют внешний облик биоценоза, например ковыль в ковыльной степи. В каждом сообществе можно выделить группу основных, наиболее многочисленных в каждом классе видов. Так, в дубраве — это дуб, в бору — сосна и т.д. В лесу, где произрастают десятки видов растений, только один или два дают до 90% древесины. Такие виды, преобладающие по численности, называются доминантными', они занимают ведущее, господствующее положение в биоценозе. Как правило, наземные биоценозы называют, исходя из доминантных видов: лиственничный лес, ковыльные степи; и т.п.
Виды, которые живут за счет доминантов, получили название пре-домин антов. Так, в упомянутом дубовом лесу это сойки, мышевидные грызуны, а также кормящиеся на дубе насекомые.
Однако не все доминантные виды одинаково влияют на биоценоз Среди них выделяются те, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени создают среду для всего сообщества и бе * которых поэтому существование большинства других видов невозможно. Такие виды называют эдификаторами. или средообразователями. При удалении эдификатора из биоценоза происходит заметное изменение физической среды, в первую очередь микроклимата биотопа.
В наземных биоценозах основными эдификаторами выступают определенные виды растений: в еловых лесах — ель, в сосновых — сосна, в степях — дерновинные злаки (ковыль и типчак). В некоторых случаях эдификаторами могут быть и животные. Так, роющая способность сурков определяет в основном и характер ландшафта, и микроклимат, и условия произрастания растений.
Даже самый общий анализ видовой структуры может дать достаточно много для целостной характеристики сообщества. Важно отметить, что разнообразие биоценоза тесно связано с его устойчивостью: чем выше видовое разнообразие, тем стабильнее биоценоз.
Пространственная структура биоценоза определяется сложением его растительной части — фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений. В ходе длительного эволюционного преобразования, приспосабливаясь к определенным абиотическим и биотическим условиям, живые организмы в итоге приобрели четкое ярусное строение-, надземные органы растений и подземные их части располагаются в несколько слоев, по-разному используя и изменяя среду. Фитоценоз приобретает ярусный характер при наличии в нем растений, различающихся по высоте. Так, в широколиственном лесу можно выделить до шести ярусов. Первый (верхний), ярус образован деревьями первой величины (дуб, липа); второй — деревьями второй величины (рябина, дикие яблони и груши); третий ярус составляет подлесок, образованный кустарниками (лещина, крушина); четвертый состоит из высоких трав (борцы, бор развесистый и др.); пятый ярус сложен из трав более низких (осока волосистая, пролесник многолетний и др.); в шестом ярусе — наиболее низкие травы (копытень) и мхи. Ярусно располагаются и подземные части растений. Так, корни у деревьев, как правило, пронйкают на бульшую глубину, нежели у кустарников.
Растения каждого яруса и. созданный ими микроклимат способствуют образованию определенной среды для специфичных животных. Поэтому возникают группировки растений и животных — популяции тесно связанных между собой организмов. Так, в почвенном ярусе, который заполнен корнями растений, обитают бактерии, грибы, насекомые, черви. В лесной подстилке живут насекомые, кле
щи, пауки, многочисленные микроорганизмы. Ьолее высокие ярусы (травостой, подлесок) занимают растительноядные насекомые, птицы, млекопитающие и другие животные. Интересно, что даже свободно перемещающиеся в пространстве птицы стремятся придерживаться строго определенного яруса.
Следовательно, ярус можно представить как структурную единицу биоценоза, которая отличается от других частей его определенными экологическими условиями и набором растений, животных и микроорганизмов. В каждом ярусе складывается своя, подчас сложная, система взаимоотношений составляющих его компонентов.
Экологическая структура биоценоза. Каждый биоценоз складывается из определенных экологических групп организмов, которые могут иметь неодинаковый видовой состав, хотя и занимают сходные экологические ниши. Так, в лесах преобладают сапрофаги, в степных зонах — фитофаги, в глубинах Мирового океана — хищники и детритоеды. Следовательно, экологическая структура биоценоза представляет его состав из экологических групп организмов, которые выполняют в сообществе определенные функции. Подчеркнем, что указанная структура биоценоза в сочетании с видовой и пространственной служит его макроскопической характеристикой, позволяющей ориентироваться в свойствах биоценоза при планировании хозяйственных мероприятий, прогнозировать последствия тех или иных антропогенных воздействий, оценивать устойчивость системы.
Пограничный или краевой эффект. Важным признаком структурной характеристики биоценозов служит наличие границ обитания различных сообществ. Однако они редко бывают четко выраженными, поскольку соседние биоценозы постепенно переходят один в другой. В результате возникает довольно обширная пограничная (краевая) зона, отличающаяся особыми условиями.
Растения и животные, характерные для каждого из соприкасающихся сообществ, проникают на соседние территории, создавая при этом специфическую «опушку», пограничную полосу — экотон. В нем как бы переплетаются типичные условия соседствующих биоценозов, что способствует произрастанию растений, характерных для обоих биоценозов. В свою очередь это привлекает сюда и разнообразных животных из-за относительного обилия корма. Так возникает пограничный или краевой эффект — увеличение разнообразия и плотности организмов на окраинах (опушках) соседствующих сообществ и в переходных поясах между ними.
На опушках происходит более быстрая смена растительности, чем в стабильном биоценозе. Вспышки массового размножения вредите-
пей наиболее часто наблюдаются на опушках, в переходных юнах (экотонах) между лесами и степями (в лесостепях), между лесом и тундрой (в лесотундрах) и т.д. Для агробиоценозов, т.е. искусственно созданных и регулярно поддерживаемых человеком биоценозов культурных полей, также характерно вышеуказанное размещение насекомых-вредителей. Они концентрируются в основном в краевой полосе. а центр поля заселяют в меньшей степени. Указанное явление связано с тем, что в переходной полосе резко обостряется конкуренция между отдельными видами растений, а это в свою очередь снижает у последних уровень защитных реакций против насекомых.
Экологическая ниша вида. Это понятие введено с целью определения роли, которую шрает тот или иной вид. Под пей понимают образ жизни, и прежде всего способ питания организма. Будучи в определенной степени абстрактным понятием, экологическая ниша есть совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Сюда входят физические, химические, физиологические и биотические факторы, необходимые организму для жизни и определяемые его морфологической приспособленностью, физиологическими реакциями и поведением. Согласно 10. Одуму, термин «экологическая ниша», отражает роль, которую играет организм в экосистеме. Иначе говоря, местообитание — это конкретный адрес вида, тогда как ниша — некий образ его жизни.
Экологическая ниша, определяемая только физиологическими особенностями организмов, называется фундаментальной, а та, в пределах которой вид реально встречается в природе — реализованной. Последняя ниша — это та часть фундаментальной пиши, которую данный вид, популяция способны отстоять в конкурентной борьбе.
Каждое местообитание постоянно предоставляет возможности жизнедеятельности множеству организмов. Соответствующие экологические ниши формируются в результате развития тех или иных специальных адаптаций у определенных видов. Так, мухоловка-пеструшка и садовая горихвостка ловят летающих насекомых в одном и том же лесу. Однако первая охотится только на уровне крон деревьев, а другая — в кустарниках и над почвой.
Любопытно, что один и тот же вид в разные периоды развития может занимать различные экологические ниши. Например, головастик питается растительной пищей, а взрослая лягушка — уже плотоядное животное.
Необходимо подчеркнуть, что у совместно живущих видов экологические ниши могут частично перекрываться, по полностью никогда не совпадают, иначе при этом вступает в действие закон конкурентного исключения и один вид вытесняет другой из данного биоценоза. Если же по какой-то причине, например в результате гибели организ
мов одного вида, «освобождается» экологическая ниша, проявляется правило обязательности заполнения экологических ниш: пустующая экологическая ниша всегда бывает естественно (!) заполнена. Многие ученые считают поэтому, что не следует питать чрезмерного оптимизма в отношении легкости заполнения пустующих ниш путем акклиматизации (интродукции) видов, представляющих практический интерес для человека. Налицо довольно мною примеров печального опыта «исправления» природы. Так, вместе с дальневосточной пчелой, которую акклиматизировали в европейской части СССР, были занесены клещи, явившиеся в дальнейшем причиной гибели множества пчелосемей.
Менее организованные, но более способные к мутации виды часто вытесняют более организованные виды, занимая их экологические ниши. При этом новые виды нередко оказываются, во-первых, весьма агрессивными и трудно уничтожимыми за счет своей высокой изменчивости (как это произошло с вирусом СПИДа, который пришел на смену вирусам кори, скарлатины и др.), а во-вторых, более мелкими по размеру особями. Так, исчезающих в степях копытных животных, функциями которых являлись поедание и частичная переработка растительности (что облегчало ее дальнейшее разложение редуцентами), могут заменить грызуны и растительноядные насекомые. При чем следует учесть, что мелким организмам труднее противостоять нарастающей энтропии, поэтому в перспективе возможна гибель всей экосистемы.
§ 4.	Устойчивость и развитие биоценозов
К Мебиус и Г.Ф. Морозов сформулировали правило взаимоприс-пособленности, согласно которому виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное целое. Иначе говоря, в естественных (природных) биоценозах не существует полезных и вредных птиц, полезных и вредных насекомых; там все (и даже хищники типа волка) служит друг другу и взаимно приспособлено.
В то же время изменения, которые но тем или иным причинам (например, вследствие изменения климатических условий) возникают в биоценозах, по-разному влияют на их устойчивость. Так, если один вид вытеснит другой, то существенных изменений в биоценозе не произойдет, особенно в том случае, когда этот вид не относится к числу массовых. Поэтому при замене одного хищника (куницы) в лесу на другого (соболя), который способен добывать себе пищу как
на земле, так и на деревьях, биоценоз леса сохранит все свои основные черты.
В случае потерь редких и малочисленных видов также до определенного времени существенно не меняются основные биоценотичес-кие связи. 'Гак, еловый лес возле города может относительно долго сохраняться и даже возобновляться, несмотря на постоянное антропогенное давление и исчезновение в результате этого многих видов растений, птиц, насекомых. Тем не менее видовой состав таких лесов постепенно беднеет, а устойчивость слабеет. Такой ослабленный, обедненный биоценоз может разрушиться незаметно, например из-за исчерпания деревьями запасов минерального питания, а также вследствие внезапного и массового нападения вредителей. Важно подчеркнуть еще раз — основа устойчивости биоценозов — это их сложный видовой состав.
В тех случаях, когда из состава биоценоза выпадают основные виды-средообразователи, это ведет к разрушению всей системы и смене сообществ. Подчас такие изменения в природе производит не кто иной как человек, вырубая леса, чрезмерно вылавливая рыбу в водоемах, и т.п.
Справедливости ради необходимо указать, что внезапное «обвальное» разрушение ранее устойчивых сообществ — это свойство, присущее всем сложным системам, у которых постепенно ослабевали внутренние связи. Выявление данных закономерностей крайне важно как для создания искусственных сообществ, так и поддержания природных биоценозов. Так, при необходимости восстановления лесов, степей, при закладке лесопарков стараются создать сложную видовую и пространственную структуру сообществ, для чего подбирают дополняющие друг друга и уживающиеся вместе виды организмов.
Динамизм — это одно из основных свойств биоценозов. Многолетнее наблюдение за заброшейным полем показывает, что его последовательно завоевывают сначала многолетние травы, затем кустарник и, наконец, древесная растительность. Рассмотрим основные принципы развития биоценозов.
Любой биоценоз зависит от своего биотопа и, наоборот, всякий биотоп находится под влиянием биоценоза. Поскольку климатические, геологические и биотические факторы подвержены изменениям, развитие, или динамика, биоценозов оказывается просто неизбежным. Другое дело, что в каждом конкретном случае оно протека-ет с разной скоростью.
Влияние, которое биотоп оказывает на биоценоз, называется акцией. Проявляясь весьма разнообразно, например через влияние кли
мата, она способна вызвать самые разные последствия: морфологические, физиологические и экологические адаптации, сохранение или исчезновение видов, а также регуляпию их численности. Результаты действия биотопа, точнее экологических факторов, ему присущих, были описаны ранее во второй главе.
Влияние, оказываемое в свою очередь биоценозом на биотоп, называется реакцией. Последняя может выражаться в разрушении, созидании или изменении биотопа. Можно привести много примеров разрушительных реакций, виновниками которых являются растения. Мхи, лишайники, поселяются на самых различных горных породах. Корни высших растений увеличивают образовавшиеся в этих породах расщелины и,, кроме того, оказывают химическое воздействие кислыми выделениями. Многие морские беспозвоночные (моллюски, морские ежи, губки) «сверлят» скалы. Роющие животные почвы перемешивают ее до значительной глубины. При этом главную роль играют здесь земляные черви и термиты. Согласно Р. Дажо, на постоянных пастбищах в умеренном поясе верхний слой почвы толщиной 10 см образован землей, прошедшей через кишечник земляных червей.
Напротив, созидательная реакция в наземных условиях выражается в накоплении животных (трупы) и растительных (опавшие листья) остатков, которые благодаря ряду химических изменений (бактериальное гниение) постепенно превращаются в перегной. Так, крупные колонии птиц и летучих мышей образуют скопления гуано — ценнейшего удобрения. Результатом созидательных реакций являются также торф и ил. Наконец, биоценозы преобразуют местный климат, создавая микроклимат.
Обзор различных взаимодействий между биоценозами и биотопами показывает, что главными причинами, которые вызывают развитие биоценозов, являются климатические, геологические, эдафичес-кие (почвенные) и биотические факторы.
Уровень воздействия климатических факторов можно оценить на примере тех изменений, которые произошли в Европе во время ледниковых и межледниковых периодов. Тогда, в четвертичный период, при максимальном наступлении ледника Средняя Европа представляла собой тундру с карликовыми ивами, дриадами и камнеломками, а вся флора умеренного климата была вытеснена на крайний юг. Фауна того времени включала мамонтов, волосатых носорогов, мускусных овцебыков и мелких грызунов. Потепление, которое произошло в межледниковые периоды, способствовало возвращению винограда в районы к северу от Альп, а «теплолюбивой фауне», в том числе древнему слону, и гйппопотаму, удалось обосноваться в Европе.	з
Что касается геологических явлений (эрозия, образование осадочных пород, горообразование и вулканизм), они могут также сильно изменить биотоп, который в свою очередь вызовет значительные сдвиги в биоценозах. Имеющее место развитие почв (эдафические факторы), которое обусловлено совместным действием климата и живых организмов, влечет за собой параллельно и развитие флоры.
Биологические факторы являются самыми обычными и быстродействующими факторами. Можно указать, например, на роль бизонов, численность которых ранее составляла десятки миллионов голов, в развитии биоценозов американских прерий. Огромную роль в этом процессе играет и такой экологический фактор, как межвидовая конкуренция.
В настоящее время определяющим фактором развития биоценозов является хозяйственная, а также военная деятельность человека. Пожары, вырубка лесов, прокладка дорог, трубопроводов, запуски ракет, интродукция (сознательная или случайная) новых видов животных (особенно микроорганизмов) или растений —• это всего лишь отдельные примеры вторжения человека в природу. Они способны привести к быстрой эволюпии биоценозов, а иногда и к исчезновению некоторых видов организмов.
§ 5.	Взаимоотношения организмов в биоценозе
Влияние, которое оказывают друг на друга два разных вида, живущие вместе, может быть нулевым (нейтральным), благоприятным или неблагоприятным. При этом возможны разные типы комбинаций.
Нейтрализм — оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния.
Конкуренция (межвидовая) — особи или популяции в борьбе за пищу, местообитание и другие необходимые для жизни условия воздействуют друг на друга отрицательно. Острые конкурентные отношения, соперничество наблюдаются как в животном, так и в'растительном мире. В условиях ограниченных пищевых ресурсов два одинаковых в экологическом отношении и потребностях вида сосуществовать не могут и рано или поздно один конкурент вытесняет другого («закон конкурентного исключения» Г.Ф. Гаузе).
Конкурентные отношения являются важнейшим механизмом формирования видового состава сообщества, пространственного распределения видов и регуляции их численности. Именно поэтому они играют огромную роль в эволюционном развитии видов.
Мутуализм (симбиоО — каждый и< видов может жить, расти и размножаться только в присутствии другого. Симбионтами могут быть только растения, или растения н животные, или только животные. Характерным примером пищеобусловленных симбионтов являются клубеньковые бактерии и. бобовые, микориза некоторых грибов и корни деревьев, лишайники и термиты.
Важную роль в борьбе за существование играет межвидовая взаимопомощь. Примерами могут быть птипы, уничтожающие личинки-паразитов под кожей буйволов, носорогов, а также очищающие пасть крокодилов от пиявок или остатков пиши. Совместное гнездование нескольких видов, таких как крачки и цапли, представляет пример «сотрудничества», которое позволяет им более успешно защищаться от хищников.
Комменсализм — деятельность одного вида доставляет пишу или убежище другому (комменсалу). Комменсалы в то же время не приносят используемому виду никакой выгоды или заметного вреда. Комменсалы есть у многих морских животных (например, мальки ставриды под колоколом медуз). Некоторые комменсалы живут в норах гры- -зунов, гнездах птиц и т.п., используя их как местообитание с более стабильным и благоприятным микроклиматом.
Формой комменсализма является форезия, когда организм больших размеров носит другой, менее крупный (акула и рыба-прилипала).
Аменсализм — биотическое взаимодействие двух видов, при котором один вид причиняет вред другому, не получая при этом для себя ощутимой пользы. Оно обычно наблюдается в растительном мире, когда, например, деревья затеняют и поэтому угнетают травянистуюJ растительность под их кронами.
Паразитизм — один из видов живет за счет другого, находясь внутри или на поверхности его тела. При этом организм-паразит использует , живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного обитания. Среди паразитов различают эндо- ; паразитов и эктопаразитов. Эндопаразиты живут в теле хозяина и питаются его тканями или содержимым пищеварительного тракта (паразитические черви). Эктопаразиты обитают на коже хозяина и, обладая достаточной подвижностью, способны переходить от одного ; хозяина к другому (насекомые-кровососы).
Хищничество — широко распространенный тип биотических от- j ношений в природе. С экологической точки зрения такие отношения J между двумя видами благоприятны для одного (хищника) и небла-1 гоприятны для другого (жертвы). В то же время Оба вида приобрета- 3
101 такой образ жизни и такие численные соотношения, которые вместо ожидаемого исчезновения жертвы или хищника обеспечивают их существование. Хищничеству присущи активный поиск и энергичные (с большими затратами энергии) способы овладения сопротивляющейся и убегающей добычей. Это способствовало выработке разнообразных экологических адаптаций как у жертвы (шипы, иглы, инстинкты затаивания и т.п.), так и у хищников (скорость бега, развитие органов чувств и др.).
Уникальным типом биотических связей является аллелопатия — химическое воздействие одних видов растений на другие при помощи своих продуктов метаболизма (эфирных масел, фитонцидов). Аллелопатия чаще всего способствует вытеснению одного вида другим (например, орех и дуб своими выделениями угнетают травянистую растительность под кроной).
§ 6.	Экосистемы и принципы их функционирования
Живые организмы в биоценозах тесно связаны не только друг с другом, но и с неживой природой через вещество и энергию. Протекающие через живые организмы потоки вещества и энергии в процессе обмена веществ весьма велики. Человек, например, за свою жизнь потребляет десятки тонн пищи и воды, тысячи кубометров воздуха.
Чрезвычайно высокая интенсивность потоков вещества из неорганической природы в живые тела давно привела бы к полному исчерпанию запасов необходимых для жизни соединений, т.е. биогенных элементов. Но этого не происходит, и жизнь не прекращается, так как указанные элементы постоянно возвращаются в окружающую среду. И происходит это благодаря биоценозам, в которых в результате пищевых отношений между видами синтезированные растениями сложные органические вещества превращаются в конце конпов в такие простые соединения, как диоксид углерода, вода, ряд элементов, которые могут быть снова использованы растениями в процессе фотосинтеза. Так возникает биологический круговорот вещества. Следовательно, биоценоз, будучи и сам по себе сложной системой живых организмов, является частью еще более сложной системы. В пос леднюю помимо живых организмов входит и их неживое окружение, которое содержит различные вещества и энергию, необходимые для Развития и обеспечения жизнедеятельности.
Любую совокупность организмов и неорганических компонентов окружающей их среды, в которой может осуществляться круговорот веществ. на ливают экологической системой, или экосистемой.
11риродные экосистемы могут быть самого различного объема и протяженности. Это и капля воды с ее обитателями, и лужа, пруд, луг, тайга, степь (рис. 4.2).
Экосистемы
Наземные (биомы) |
Пресноводные
Морские
Тундра
Тайга
Широколиственные леса
Степи
Пустыни
Саванны и др.
Реки, ручьи
Озера, пруды Водохранилища
Болота
Заболоченные леса
Открытый океан Шельфовая зона Районы апвеллинга Эстуарии Глубоководные рифтовые зоны
Рис. 4.2. Группы природных экосистем (поЮ. Одуму, 1986 г.)
Однако любая экосистема, независимо от размера, включает в себя живую часть (биоценоз) и ее физическое, т.е. неживое, окружение. При этом малые экосистемы входят в состав все более крупных, вплоть до глобальной экосистемы Земля. Аналогично общий биологический круговорот вещества на планете также складывается из взаимодействия множества более мелких, частных круговоротов.
Сразу отметим, что понятия «экосистема» (термин предложен А.Тенсли в 1935 г.) и «биогеоценоз» близки по сути. Первое из них приложимо для обозначения систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, а «биогеоценоз» — понятие территориальное, относящееся к таким участкам суши, которые заняты фитоценозами. Концепции экосистем и биогеоценозов, дополняя и обогащая друг друга, позволяют рассматривать функциональные связи сообществ и окружающей их абиотической среды в разных аспектах и с разных точек зрения.
Экосистема может обеспечить круговорот веществ только в том случае, если включает четыре необходимые для этого части: 1) запасы биогенных элементов; 2) продуценты; 3) консументы; 4) редуценты.
На их сложном и постоянном взаимодействии основан первый (основной) принцип функционирования экосистем:
получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.
Данный принцип гармонирует с законом сохранения массы. Так как атомы не возникают, не исчезают и не превращаются один в другой, они могут использоваться бесконечно в самых различных химических соединениях и запас их практически неограничен. Именно это и происходит в природных экосистемах.
Необходимо подчеркнуть, однако, что биологический круговорот не совершается исключительно за счет вещества, поскольку он — результат деятельности организмов, для обеспечения жизнедеятельности которых требуются постоянные энергетические затраты, поставляемые Солнцем. Энергия солнечных лучей, поглощаемая зелеными растениями, в отличие от химических элементов, не может использоваться организмами бесконечно. Данное заключение вытекает из второго закона термодинамики:
энергия при превращении из одной формы в другую, т.е. при совершении работы, частично переходит в тепловую форму и рассеивается в окружающей среде.
Следовательно, каждый цикл круговорота, зависящий от активности организмов и сопровождаемый потерями энергии из них, требует все новых дотаций энергии. Существование экосистем любого ранга и вообще жизни на Земле обусловлено постоянным круговоротом веществ, который в свою очередь поддерживается постоянным притоком солнечной энергии. В этом состоит второй основной принцип функционирования экосистем: они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.
§ 7.	Потоки вещества и энергии в экосистеме
Поток вещества — перемещение последнего в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам (через консументы или без них).
Поток энергии — переход энергии в виде химических связей органических соединений (пиши) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому).
Подчеркнем тот факт, что в отличие от веществ, которые постоянно циркулируют по разным блокам экосистемы и всегда могут вновь участвовать в круговороте, поступившая энергия может быть использована только один раз.
Как универсальное явление природы, односторонний приток энергии обусловлен действием законов термодинамики. Согласно первому из них:
энергия может переходить из одной формы (энергии света) в другую (потенциальную энергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает бесследно.
Согласно второму закону термодинамики не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потери некоторой ее части. Поэтому не может быть превращений, например, пищи в вещество, из которого состоит тело организма, идущих со 100%-ной эффективностью.
Таким образом, функционирование всех экосистем определяется постоянным притоком энергии, которая необходима всем организмам для поддержания их существования и самовоспроизведения.
В пропессе изучения развития экосистем следует учитывать и конкурентные отношения. В этом аспекте большой интерес представляет закон максимизации энергии (Г. Одум — 10. Одум):
в соперничестве с другими экосистемами выживает (сохраняется) та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергци и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом.
Авторы данного закона указывают: «с этой целью система: 1) создает накопители (хранилища) высококачественной энергии (например, запасы жира); 2) затрачивает определенное количество накопленной энергии на обеспечение поступления новой энергии; 3) обеспечивает круговорот различных веществ; 4) создает механизмы регулирования, поддерживающие устойчивость системы и ее способность к приспособлению к изменяющимся условиям; 5) налаживает с другими системами обмен, необходимый для обеспечения потребности в энергии специальных видов».
Закон максимизации энергии справедлив и в отношении информации, следовательно (по Н.Ф. Реймерсу), его возможно рассматри- * вать и как закон максимизации энергии и информации с такой формулировкой:
наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации.
Ранее отмечалось, что между организмами биопеноза возникают и устанавливаются прочные пищевые взаимоотношения, или цепь питания. Последняя состоит из трех основных звеньев: продуцентов, консументов и редуцентов.
Цепи питания, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называют цепями выедания (тлям. пастбищными), а цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, — детритными цепями.
Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем, он характеризуется различной интенсивностью протекания потока веществ и энергии.
Первый трофический уровень всегда составляют продуценты; растительноядные консументы относятся ко второму трофическому уровню; плотоядные, живущие за счет растительноядных форм, — к третьему; потребляющие других плотоядных — соответственно к четвертому, и т.д. Вследствие этого различают консументов первого, второго, третьего и четвертого порядков, занимающих разные уровни в целях питания. Упрошенная схема цепи питания представлена на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Упрощенная схема цепи питания
Очевидно, что основную роль при этом играет нишевая специализация консументов. Виды с широким спектром питания могут включаться в цепи питания на разных трофических уровнях. В рацион^ например, человека входит как растительная пища, так и мясо травоядных и плотоядных животных. Поэтому он выступает в разных пищевых цепях в качестве консумента первого, второго или третьего порядков.
Гак как при передаче энергии с одного уровня на другой происходит ее потеря, цепь питания не может быть длинной. Обычно она состоит из 4—6 звеньев (табл. 4.1).
Таблица 4. /
Типичные схемы пищевых цепей (В.М. Ивонин, 1996 г.)
Тип цепи	Продуценты	Консументы		
		1 порядка	II порядка	Ш порядка
Лесная	Кедр	Белка	Куница	Рысь
Детритная	Лесная подстилка	Дождевой червь	Дрозд	Ястреб-перепелятник
Морская	Одноклеточные водоросли	Веслоногие	Сельдь	Акула
Садовая	Черная смородина	Тля	Божья коровка	Паук
Однако такие цепи в чистом виде в природе обычно не встречаются, поскольку одни и те же виды могут быть одновременно в разных звеньях. Это обусловлено тем, что монофагов в природе лгало, намного чаще встречаются олигофаги и полифаги. Например, хищники, которые питаются различными растительноядными и плотоядными животными, являются звеньями многих цепей. Из-за этого в каждом биоценозе исторически формируются комплексы цепей питания, представляющие' собой единое целое. Подобным образом создаются сети питания, которые отличаются большой сложностью.
Таким образом, можно сделать вывод о том, Что пищевая цепь — основной канал переноса энергии в сообществе.
На рис. 4.4 показана схема переноса энергии между растениями-продуцентами, животными-консументами и микроорганизмами-редуцентами.
Уже из этой схе,мы видно, что представление о пищевых цепях и? трофических уровнях — скорее абстракция. Линейную цепь с четко разделенными уровнями можно создать в лабораторных условиях.* Однако в природе реально существуют трофические сети, в которых? многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уров-
Рис. 4.4. Поток энергии в природном сообществе
ням. Один и тот же организм потребляет в пищу и животных, и растения; хищник может питаться консументами I и II порядка; многие животные едят как живые, так и отмершие растения.
Благодаря сложности трофических связей выпадение какого-то одного вида нередко почти не сказывается на сообществе. Пищу исчезнувшего вида начинают потреблять другие «пользователи», питавшиеся им виды находят новые источники пиши, и в целом в сообществе сохраняется равновесие.
Теперь рассмотрим, как и в каком соотношении передается энергия, заключенная в растительной пище, по цепям питания.
В ходе фотосинтеза растения связывают в среднем лишь около 1% попадающей на них солнечной энергии. Животное, которое съело растение, часть пищи не переваривает и выделяет в виде экскрементов. Усваивается обычно 20—60% растительного корма, усвоенная энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности животного. Функционирование организма сопровождается выделением тепла, в результате существенная доля энергии пиши вскоре рассеивается в окружающей сРеде. Сравнительно небольшая часть пищи идет на построение новых тканей и создание жировых запасов. В дальнейшем хищник, съевший это растительноядное животное и представляющий третий трофичес-Экодо! ия- Уч нос для ciyj. ВУЗа
кий уровень, получает только ту энергию из накопленной растением, которая задержалась в теле его жертвы (второй уровень) в виде прироста биомассы.
Согласно расчетам, на каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90% энергии и только около одной десятой доли ее переходит к очередному потребителю. Указанное соотношение в передаче энергии в пищевых связях организмов называют «.правилом десяти процентов» (принцип Линдемана). Например, количество энергии, которая доходит до третичных плотоядных (пятый трофический уровень), составляет лишь около 10-4 энергии, поглощенной продуцентами. Тем самым объясняется ограниченное количество (5—6) звеньев (уровней) в пищевой цепи независимо от сложности видового состава биопеноза.
Рассматривая поток энергии в экосистемах, легко понять также, почему с повышением трофического уровня биомасса снижается. Здесь проявляется третий основной принцип функционирования экосистем:
чем больше биомасса популяции, чем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень, или иначе: на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.
§ 8.	Биологическая продуктивность экосистем
Первичная и вторичная продукция. Скорость создания органического вещества в экосистемах называется биологической продукцией, а масса тела живых организмов — биомассой. Следовательно, биологическая продукция экосистем — это скорость создания в них биомассы.
Органическая масса, создаваемая растениями за единицу времени, называется первичной продукцией сообщества, а продукция животных или других консументов — вторичной. Очевидно, что вторичная продукция не может быть больше первичной или даже равной ей. Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах — эквивалентном числе джоулей.
Валовая первичная продукция — количество вещества, которое создается растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Первичную биологическую продукцию экосистем ограничив вают или неблагоприятные климатические факторы (недостаток тепла, влаги) или нехватка биогенных элементов. Можно привести примеры продуктивности различных экосистем (в граммах сухого вещества на квадратный метр площади за сутки): менее 1 г — пустыни, глубокие моря; 1—3 г — луга, горные леса, пашни, мелкие моря, .
1;[убокие озера; 3—10 г — степи, мелкие озера, леса умеренной полосы. орошаемые поля; 10—25 г — тропические леса, интенсивно возделываемые культуры на полях, коралловые рифы.
Часть производимой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (затраты на дыхание). В тропических лесах й зрелых лесах умеренной полосы она составляет 40—70% валовой продукции. Около 40% составляют затраты на дыхание у большинства сельскохозяйственных культур.
Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию. Представляя собой величину прироста биомассы растений, она является энергетическим резервом для консументов и редупентов. Постепенно перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение биомассы гетеротрофных организмов.
Правило пирамид. Всем экосистемам отвечают определенные соотношения первичной и вторичной продукции, называемые правилом пирамиды продукции.
на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем.
Например, масса всех трав, выросших за год в степи, значительно больше, чем годовой прирост всех растительноядных животных, а прирост хищников меньше, чем растительноядных животных.
Указанное правило отображают в виде пирамид, сужающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты. Длина этих прямоугольников соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях (рис. 4.5).
Коралловый риф	Залежь	Пелагиаль океана
Рис. 4.5. Пирамиды биомассы некоторых сообществ (по Ф. Дре, 1976): П — продуценты; РК — растительноядные консументы; ПК — плотоядные консументы; Ф — фитопланктон; 3 — зоопланктон (крайняя справа пирамида биомассы имеет перевернутый вид).
Известно, что основными продуцентами в океане являются одноклеточные водоросли, отличающиеся высокой скоростью оборота ге-НеРаций. Как следствие, их годовая продукция может, в десятки и ДаЖе сотни раз превышать запас биомассы на данный момент време-
ни. Вся чистая первичная продукция так быстро вовлекается в цепи питания, т.е. поедается, что накопление биомассы водорослей весьма мало. Тем не менее из-за высоких темпов размножения небольшой их запас вполне достаточен для поддержания скорости воссоздания органического вещества. Поэтому для океана пирамида биомасс имеет перевернутый вид. На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, поскольку длительность жизни крупных хищников (например, кита-касатки) велика, скорость оборота этих генераций (поколений), наоборот, мала, и в их
задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.	Л
В тех трофических цепях, где передача происходит в основном
через связи «хищник-жертва», справедливо правило пирамиды чисел. J общее число особей, которые участвуют в цепях питания, с каждым %
последующим звеном уменьшается.
Поясним это правило. Хищник обычно крупнее своих жертв для поддержания собственной биомассы ему нужно несколько или много жертв. Однако бывают случаи, когда более мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных.
Подчеркнем, что из правила пирамиды биологической продукции нет исключений, потому что оно отражает законы передачи энергии в
цепях питания.
Пирамида энергии более точно отображает трофические связи организмов,'поскольку она характеризует скорость возобновления биомасс. На каждом уровне пирамида энергии отражает удельное количество энергии (на единицу площади или объема), прошедшей через предыдущий трофический уровень за данный отрезок времени. Пирамиды потоков энергии никогда не бывают «перевернутыми»: следующий трофический уровень может «пропустить через себя» лишь часть энергии, усвоенной предыдущим уровнем (вспомните правило 10%).
Изучение законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии чрезвычайно важны в практическом
отношении, так как первичная продукция агроценозов и эксплуатиру-
емых человеком природных сообществ
основной источник запасов
пиши для человечества. Весьма важна и вторичная продукция, кото-
рую получают за счет сельскохозяйственных и промышленных животных: животные белки содержат целый ряд незаменимых для человека аминокислот, которых нет в растительной пище. Точные расчеты потока энергии и масштабов продуктивности экосистем позволяют регулировать в них круговорот веществ таким образом, чтобы обеспечить наибольший выход необходимой для людей продукции. Наконец, очень
важно хорошо представлять допустимые пределы изъятия растительной и животной биомассы из природных систем. В противном случае может быть подорвана их продуктивность.
§ 9.	Динамика экосистем
Биопенозы, независимо от их сложности, динамичны, в них постоянно происходят изменения в состоянии и жизнедеятельности их членов и соотношении популяций. Указанные изменения можно свести к двум основным типам: циклическим и поступательным.
Циклический тип изменения сообществ отражает суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий и проявления эндогенных (внутренних) ритмов организмов.
В любом естественном биопенозе имеются группы организмов, активность жизни которых приходится на разное время суток. Поэтому в составе и соотношении отдельных видов биоценоза происходят периодические изменения, так как ряд организмов на определенное время выключаются из него. При этом суточную динамику биоценоза обеспечивает не только животное, но и растительное население.
Суточная динамика биоценозов преимущественно связана с ритмами природных явлений и характеризуется строгой периодичностью.
При сезонной динамике имеют место более существенные отклонения в биоценозах, определяемые биологическими циклами организмов, которые зависят от сезонной цикличности природных явлений. Смена времен года существенно влияет на жизнедеятельность растений и животных (периоды цветения, плодоношения, активного роста, осеннего листопада и зимнего покоя у растений; спячка, зимний сон, диапауза и миграции у животных).
Нормальным явлением в жизни любого биоценоза выступает и многолетняя изменчивость. Она обусловлена изменением по годам метеорологических условий (климатических флюктуаций) или других внешних факторов, которые влияют на сообщество (например, разливы рек). Кроме того, многолетняя периодичность часто бывает связана с особенностями жизненного цикла растений-эдификаторов, с повторением массовых размножений животных, насекомых или патогенных для растений микроорганизмов.
Поскольку характер суточных и сезонных изменений более или менее постоянен в течение длительного периода времени (столетий и даже тысячелетий), исторически сформировались механизмы, кото
рые приводят сообщество в целом в соответствие с периодикой изменения условий обитания.
Поступательные изменения в сообществе приводят в конечном итоге к смене этого сообщества другим, с иным набором господствующих видов. Причиной подобных смен могут быть внешние по отношению к биоценозу факторы, длительное время воздействующие в одном направлении, например, иссушение болотных почв. •
Сукцессия и климакс экосистем. Изменение внешних условий среды влияет на некоторые виды неблагоприятно, другие же виды могут otz этого, наоборот, выиграть. Подчас изменившиеся условия позволяют включиться в экосистему новым видам. В целом происходит так называемая сукцессия (от лат. succesio — преемственность) — последовательная необратимая смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных факторов или воздействия человека.
Различают первичные и вторичные сукцессии.
Первичной сукцессией называется процесс развития и смены биоценозов на незаселенных ранее участках, начинающийся с колонизации последних. Известный пример — постепенное обрастание голой скалы с развитием в конечном итоге на ней леса.
Вторичная сукцессия происходит на мес те сформировавшегося ранее биоценоза после его нарушения по какой-либо причине (пожар, вырубка леса, засуха и т.п.). В современных условиях вторичные из-  менения наблюдаются повсеместно. Так, в Беларуси уничтожение части лесов в годы Великой Отечественной войны и последующие ; вырубки привели к замене коренных лесов (сосновых, дубовых, ело-  вых) менее ценными (березовыми, осиновыми, сероольховыми). 1
Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы, раз- j множаясь, сохраняют, однако, относительно постоянную численность ’ и дальнейшей смены ее состава не происходит. Такое равновесное состояние называют климаксом, а экосистему — климаксовой. В такой экосистеме существует равновесие между связанной ею энергией и энер- ; гией, затрачиваемой на поддержание жизнедеятельности своих компонентов. Таким образом, климаксовый биоценоз находится в состоя-  нии гомеостаза. В разных абиотических условиях формируются раз- ( личные климаксовые экосистемы. В сухом и жарком климате это будет-.1 пустыня; в жарком, но влажном — тропические леса.	\
При сукцессиях изменения происходят постепенно: это более или J менее упорядоченный процесс замещения одних видов другими, на всех стадиях которого экосистема достаточно сбалансирована и раз- : нообразна. Однако возможны и внезапные изменения, которые вьМ
бывают популяционный взрыв некоторых видов за счет гибели многих Других. В таких случаях приходится говорить уже не о сукцессии, а об экологическом нарушении. Последнее возникает, например, в результате сброса богатых биогенами сточных вод в естественные водоемы, что вызывает бурный рост некоторых водорослей. Иногда изменения могут быть столь резкими, что практически ни один исходный компонент экосистемы не сохраняется, и тогда наступает ее гибель. Впоследствии на освободившемся месте могут поселиться другие виды, которые способны выдержать новые условия, т.е. фактически начинается новая сукпессия. При этом важно подчеркнуть, что, если не считать землетрясений, извержений вулканов и других катастроф, естественные изменения экосистем обычно протекают медленно, по типу сукцессий. В то же время вмешательство человека, в частности военные действия, бывает подчас настолько внезапным и глубоким, что может привести к гибели экосистем.
Эволюционная сукцессия. В результате естественного отбора различные виды организмов все более приспосабливаются к сосуществованию с хищниками и паразитами, к климатическим условиям и другим биотическим и абиотическим факторам. Однако ни один вид, за исключением человека, не способен предвидеть будущие изменения среды, а тем более подготовиться к ним. Как следствие, при резком изменении любого абиотического или биотического фактора (например, при похолодании или интродукции нового вида) вид, плохо приспособленный к новым условиям, ожидает один из трех вариантов: миграция, адаптация или вымирание.
В том случае, когда одни виды вымирают, а выжившие особи других размножаются, адаптируются и изменяются под действием естественного отбора, говорят об эволюционной сукцессии. Это означает, что в разные периоды своей истории Земля была населена разными существами, что доказывается обнаруженными ископаемыми остатками растений и животных.
Известно, что первое условие адаптации — выживание и размножение хотя бы нескольких особей в новых условиях. Это обусловлено Двумя факторами: разнообразием гендфонда вида и степенью изменения среды. Если генофонд весьма разнообразен, т.е. включает много ДДлелей, то даже при сильных изменениях среды некоторые особи сУмеют выжить. Напротив, при низком разнообразии генофонда, Малейшие колебания внешних условий могут вызвать вымирание вида, Га-К как аллелей, позволяющих особям противостоять неблагоприятным условиям среды, может и не найтись.
С другой стороны, степень изменения окружающей среды важна ' ничуть не меньше. Если она малозаметна, большинство видов сумеет :* приспособиться и выжить. При этом чем резче изменения, тем большее разнообразие генофонда потребуется для выживания. Можно ’ представить себе даже такие катастрофические изменения (например, в случае ядерной войны), что не выживет ни один вид. Отсюда следует весьма важный принцип (но Б. Небелу}: выживание. вила обеспечи- * вается его генетическим ра шообразием и слабым воздействием внешних условии.
К генетическому разнообразию и изменению среды можно доба- ; вить еще один фактор — географическое распространение. При этом’ чем шире распространен вид, тем, как правило, больше его генети- < ческое разнообразие, и наоборот. Помимо этого, при достаточно обширном ареале некоторые его участки могут оказаться удаленными или изолированными от районов, где нарушались в худшую сторону  условия существования. Тогда на этих участках вид сохранится, даже ; если исчезнет из других мест. Если в новых условиях часть особей J* выжила, восстановление популяции и ее дальнейшая адаптация будут определяться прежде всего скоростью воспроизведения, поскольку \ изменение признаков происходит только путем отбора в каждом по-  колении. Так, пара насекомых обычно дает несколько сотен потом-ков, которые проходят весь жизненный пикл за несколько недель. : Следовательно, скорость воспроизведения здесь в тысячи раз выше,  чем у птиц, которые способны выкормить 2—6 птенцов в год, а значит, и одинаковый уровень приспособленности к новым условиям ; разовьется во столько же раз быстрее. Именно поэтому насекомые быстро адаптируются и приобретают устойчивость к применяемым , против них пестицидам, тогда как другие виды от этих обработок : погибают. Аналогичный вывод можно сделать и относительно радиа- } ционного воздействия.
§ 10.	Саморегуляция и устойчивость экосистем •
Благодаря невероятному разнообразию жизни на Земле, в приро-1 де практически нет абсолютно сходных особей, популяций, видов и , экосистем. Природные сообщества могут включать сотни и тысячи < видов: от микроскопических бактерий до огромных деревьев и много-1 тонных животных. Казалось бы, усложнение экосистемы, в частно-:} сти ее видового состава, должно было негативно отражаться на устой-^
чивости сообщества. Тем не менее практические наблюдения полностью опровергают это предположение.
Ознакомимся с рядом правил и принципов, которые помогут более глубокому пониманию причин устойчивости природных систем различной сложности.
Правцло внутренней непротиворечивости. в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания.
Согласно этому правилу, виды в естественной природе не могут разрушать среду своего обитания, так как это вело бы их к самоуничтожению. Напротив, деятельность растений и животных направлена на создание (поддержание) среды, пригодной не только для их жизни, по и потомства.
Принцип системной дополнительности, подсистемы одной природной системы в своем развитии обеспечивают предпосылку для успешного развития и саморегуляции других подсистем, входящих в ту же систему.
Закон экологической корреляции: в экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании, особенно в биотическом сообществе, все входящие в него виды живого и абиотические компоненты функционально соответствуют друг другу.
Выпадение одной части системы (например, уничтожение какого-либо вида) неминуемо ведет к исключению вёех тесно связанных с этой частью системы других ее частей. Понимание закона экологической корреляции особенно важно в аспекте сохранения видов живого: они никогда не исчезают изолированно, т.е. в одиночку, но всегда взаимосвязанной группой.
Высокое видовое разнообразие живых существ в природе обусловливает, в свою очередь, следующие свойства сложных систем, которыми являются биоценозы.
Взаимная дополнительность частей биоценоза. Уже отмечалось, что в сообществах (биоценозах) уживаются только те виды, которые дополняют друг друга в использовании ресурсов среды обитания, т.е. делят между собой экологические ниши. Так, согласно Н.Г. Черновой и др., в лиственном лесу растения первого яруса, т.е. самые высокие, перехватывают 70—80% светового потока. Второму ярусу достается уже 10—20% от полного освещения. Наземные травянистые растения и мхи в таких лесах способны осуществлять фотосинтез, используя всего лишь 1—2% светового потока. Таким образом, дополняя друг друга, растения способствуют более полному использованию энергии Солнца. Добавим, что взаимная дополнительность весьма характерна и для многих микроорганизмов-редуцентов: одни
из них «специализируются» на разрушении клетчатки мертвых растений, другие — белков, третьи — сахаров, и г.д.
Таким образом, можно сделать вывод, что взаимная дополнительность видов, одни из которых созидают, а другие — разрушают органическое вещество, — основа биологических круговоротов.
Взаимозаменяемость видов. Хотя полностью похожих друг на друга видов не существует, многие из них, имеющие сходные экологические требования и функции, способны перекрываться. Такие виды обычно заменяют друг друга в близких сообществах, например, разные виды пихты и елей в темнохвойных таежных лесах или разные виды насекомых-опылителей на лугах. Как следствие, в случае частичного перекрывания экологических ниш многих видов выпадение или снижение активности одного из них не опасно для экосистемы в целом, так как его функцию готовы взять на себя оставшиеся. Таким образом, происходит так называемое «конкурентное высвобождение» и разные звенья круговорота веществ продолжают действовать.
Регуляторные свойства. Ранее отмечалось, что одним из основных условий существования сложных систем служит их способность к саморегуляции, которая возникает на основе обратных связей. Принцип отрицательной обратной связи состоит в том, что отклонение системы от нормального состояния приводит в действие такие присущие ей механизмы, которые «пытаются» возвратить ее в норму. Так, возрастание численности жертв приводит к увеличению численности хищников и паразитов. Рост плотности популяции выше определенного уровня в свою очередь так изменяет связи внутри вида, что снижается его воспроизводительная способность или усиливается рассредоточение особей в пространстве. Подчеркнем, что саморегуляция происходит тем успешнее, чем выше разнообразие видов в биоценозах и чем сложнее структура популяций.
Надежность обеспечения функций. Главные функции биоценоза в экосистеме, такие как создание органического вещества, его последующее разрушение и регуляция численности видов, обеспечиваются множеством видов организмов, которые в своей деятельности «подстраховывают» друг друга. Например, разложение целлюлозы — компонента растительных тканей — могут осуществлять самые различные организмы: специализированные бактерии, различные виды грибов, личинки насекомых, дождевые черви и т.д. По той же причине численность насекомых могут сдерживать многоядные хищники, при более высокой численности — специализированные паразиты, при еще более высокой — возбудители инфекционных заболеваний или же ужесточение конкурентной борьбы и внутрипопуляционные взаимоотношения.
Вышеизложенное позволяет сделать очень важный вывод: главное условие устойчивости всей жизни на Земле состоит в наличии биологического разнообразия.
§ 11.	Искусственные экосистемы
Благодаря деятельности человека, в частности на землях сельскохозяйственного пользования, возникают особые биоценозы, называемые агроценозами, которым присущ ряд особенностей, отличающих их от природных биоценозов. Во-первых, это пониженное разнообразие входящих в них видов; во-вгорых, ослабленная способность возделываемых культурных растений противостоять конкурентам (сорнякам) и вредителям; в-третьих, растения, кроме солнечной, получают дополнительную энергию вследствие деятельности людей, животных, внесения удобрений и т.д., и, наконец, в-четвертых, чистая первичная продукция удаляется с полей практически полностью человеком и не поступает в пепи питания.
По сути, на базе таких искусственных экологических систем человек необдуманно стремится создать экологический абсурд: агроценоз должен состоять из одного, реже — двух видов культурных растений, а идеальна для него пищевая цепь всего из двух звеньев: «растение — человек* или «растение — домашние животные». В природе такая система из-за своей неустойчивости невозможна.
В постоянной борьбе человека с сорняками и вредителями культурных растений часто возникает эффект «экологического бумеранга». Это совокупность отрицательных, особо опасных явлений, возникающих в окружающей среде в результате неправильной хозяйственной деятельности и в конечном итоге оказывающихся вредными для самого человека. Известно, что в современном сельском хозяйстве широко применяются разнообразные химические средства зашиты — пестициды. Многие из них не обладают четко направленным избирательным действием: они подавляют и даже уничтожают не только те виды, против которых они направлены, но и их паразитов и хищников. Поскольку последние занимают более высокие уровни в цепях питания, они оказываются более чувствительными к ядам, чем виды, которыми они питаются. Сохранившаяся после обработки часть вредителей, освобожденная от своих естественных врагов — регуляторов численности, через некоторое время дает новую, еще более высокую вспышку численности.
Из этого экологического тупика есть только один выход: не идти по пути предельного упрощения агроценозов (вплоть до монокульту
ры),.а регулировать в них численность отдельных видов. Рекомендуй ется, в частности, если возникают пепи питания «растение — растительноядное насекомое — паразит», усилить последнее звено (обеспечив благоприятные условия жизнедеятельности паразита). Такое экологически обоснованное воздействие будет способствовать сохранению урожая.
Приведенные выше соображения будут полезны при изучении других искусственных экосистем. В космонавтике, например, экосистемой считают искусственно созданную в герметичной кабине корабля замкнутую биотехническую систему, включающую человека и обеспечивающую биологический (по преимуществу) круговорот веществ при регенерапии газовой среды, воды, пищи и минерализации отходов жизнедеятельности организмов. Система жизнеобеспечения, основанная на круговороте веществ и поступлении энергии извне, по существу есть упрощенная модель естественного биоценоза. На рис. 4.6 представлена схема регенерапионной системы пилотируемого космического корабля.
Очевидно, что и такой искусственной экосистеме присущ ряд особенностей, указанных выше для агроценозов; кроме того, для их нормального функционирования, даже в течение ограниченного времени, необходимо постоянное вмешательство человека.
Чтобы более четко определить возможности длительного функционирования во времени и пространстве подобных искусственных экосистем, обратимся к так называемым экологическим законам жизни, из которых первые два были рассмотрены ранее (глава 1).
I Третий экологический закон жизни (по Ю.Н. Куражковскому): каждый вид организмов, поглощая из окружающей среды необходимые ему вещества и выделяя в нее отходы своей жизнедеятельности, изменяет ее таким образом, что среда становится непригодной для его существования.
. Четвертый закон органически продолжает третий: постоянное существование организмов в любом ограниченном пространстве возможно лишь в экосистемах, внутри которых отходы жизнедеятельности одних видов организмов утилизируются другими видами.
Следовательно, всякая экосистема способная к длительному существованию должна включать в себя автотрофы, гетеротрофы и редуценты (сапрофиты), питающиеся отмершим живым веществом. Однако даже такая система не застрахована от гибели.
Пятый закон: устойчивость экосистем определяется соответствием их видового состава условиям жизни и степенью развитости этих систем.
В заключение отметим, что согласно экологической парадигме (гос-; подствующему способу научного мышления), сформулированной в.
Рис. 4.6. Схема регенерационной системы пилотируемого космического корабля
1977 г. В.Д. Федоровым, именно экосистема есть главный объект современной экологии. На уровне экосистемы живое объединяется с неживым, но все следует рассматривать (по В.Н. Беклемишеву, 1964) как образование живого, так как неживые компоненты входят во все уровни организации живого вещества планеты Земля. (
Вопросы для самоконтроля
1. При создании лесополос, парков и садов человек подбирает только небольшое число основных видов. В природных биоценозах число видов гораздо больше. Следует ли из этого, что мы не можем создавать устойчивые сообщества?
2. Можно ли цветочный горшок с цветущим растением считать экосистемой?
J. Какие изменения происходят с веществом и энергией в хо/, фотосинтеза и роста зеленых растений? Что происходит с ма терией энертией при питании редупенгов детритом?
4.	Вспомните основные принципы функционирования экосистем. Противоречат ли им основные тенденции развития человеческого общества? Каковы явные и возможные последствия этих противоречий? Что необходимо учитывать в первую очередь при выработке стратегии ра звития нашей цивилизации ?
5.	Некоторые люди являются вегетарианцами. Необходим ли закон путь для всего человечества, если учесть быстрый рост населения планеты? В чем преимущества и недостатки ограничения рациона людей только растительной пищей?
6.	В прошлом истощенный участок забрасывали, он зарастал и постепенно восстанавливал плодородие, после чего его распахивали вновь. Может ли современное человечество возвратиться к этому экологическому способу хозяйствования?
7.	Если можно получать высокие урожаи на полях, стоит ли беспокоиться о снижении продуктивности дикой природы?
8.	Возможно ли полностью отказаться от химических мер борьбы с вредителями и перейти исключительно на биологические методы?
9.	Вследствие каких причин культурные растения не могут расти в природных сообществах или, «одичав», теряют свои сортовые качества?
10.	Внимательно рассмотрите схему регенерационной системы пилотируемого космического корабля. Какими, на ваш взгляд, должны быть космические поселения людей, например, на Луне?
II.	По мнению Ю. Одума, человечество должно установить мутуалистические отношения с природой. Согласны ли вы с этим?
Глава 5. Учение о биоссрере
§ 1.	Общие представления о геосферах
Изучая биосферу как особую оболочку немного шара, необходимо предварительно ознакомиться со строением Земли. Это даст возможность глубже понять, в каких условиях формировалась жизнь, что ее защишдет, а что представляет угрозу ее существованию.
При описании Земли выделяют так называемые геосферы — концентрические оболочки планеты различной плотности и химического состава. В направлении от периферии к центру Земли различают магнитосферу, атмосферу, земную кору, мантию Земли и ядро Земли (табл. 5.1).
Таблица 5.1
Основные характеристики геосфер Земли (по Н. Ф. Реймерсу, 1990 г.)
Показатели	Атмосфера	Гидросфера	Литосфера	Мантия	Ядро Земли
Глубина (толщина), км	1000—3000 средняя —2000	Средняя для океана — 3,8 максимум — 11,022	Средняя — около 17,континенты в среднем — 35 (до 70), под океанами — 5—7	До 2900	2900—6370
Объем, 10,£м3	1320		10,2	896,6	175,2
Плотность, г/см3	У поверхности Земли — 10~3, на высоте 750 км — 10’“	0,99—1,03	2,7—3,32	3,32—5,68	9,43—17,20
Масса, 102' г	5,15—5,9	1455,8	5-10“	405-10“	188-10“
Процент от общей массы Земли	Около 10’6	0,02	0,48	67,2	32,3
Магнитосфера Земли — область околоземного пространства, граница которой (магнитопауза) определяется равенством давления магнитного поля Земли и динамического давления солнечного ветра. Конфигурация магнитосферы непрерывно меняется, простираясь с Дневной стороны до 10—12 R (R — земной радиус, около 6370 км), с ночной — вытянута, образуя так называемый магнитный хвост Земли в несколько сотен R. Она реагирует на проявление солнечной активности, сопровождающейся изменениями в солнечном ветре и его маг-
нитном поле (магнитные бури). При этом частицы солнечного ветра вторгаются в магнитосферу, происходят нагрев и усиление ионизации верхних слоев атмосферы, ускорение заряженных частип, увели-. чение яркости полярных сияний, возникновение электромагнитны^ шумов, нарушение радиосвязи и т.д.	•
Атмосфера — газовая оболочка Земли, которая удерживается планетой посредством силы тяжести и принимает участие в ее суточном и годовом вращении. Она состоит из смеси различных газов, водяных паров и пыли.
С увеличением высоты плотность воздуха убывает, и атмосфера плавно переходит в космическое пространство. Она делится на слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу, которые отличаются температурой, ионизапией молекул и другими параметрами. Между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный обмен теплом и датой' что вместе с циркуляцией атмосферы влияет на основные климатообразуюшие процессы. Атмосфера является активным участником физических процессов, которые протекают на суше и в верхних слоях водоемов (выветривание, морские течения и т.п.).
Гидросфера — прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и земной корой. Она включает в себя совокупность всех вод планеты: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных. Гидросфера является колыбелью жизни на нашей планете. Она играет огромную роль в формировании природной среды Земли.
Земная кора — твердая внещняя оболочка толщиной до 70 км в горных областях, около '30. Км под равнинами, 5—7 км под океана ми. Верхняя часть ее — осадочный слой, он состоит из осадочных пород, средняя — «гранитный» слой (выражен только на материках), нижняя — «базальтовый» слой. Под земной корой располагается мантия (толщиной около 2900 км). Занимает 83% Земли (без атмосферы) по объему и 67% по массе. Мантия Земли состоит, видимо, преимущественно из тяжелых минералов, богатых магнием и железом. С процессами, происходящими в верхней (граничащей с земной корой) мантии Земли, тесно связаны тектонические движения, вулканизмы, горообразование и др.
Земная кора и верхняя (твердая) часть верхней мантии Земли составляют литосферу.
Литосфера (от греч. lithos — камень) — верхняя твердая оболочка Земли, ограниченная сверху атмосферой и гидросферой, а снизу — астеносферой (слоем пониженной, твердости, прочности и вязкости, расположенным в верхней мантии Земли). Мощность литосферы колеблется в пределах 50—200 км. Процесс преобразования литосферы

живыми организмами, начавшийся около 450 млн лет назад, привел к образованию почвы, ее мощность достигает 2—3 м.
Ядро Земли — наиболее плотная нейтральная часть (геосфера) Земли. Его плотность составляет от 9400 кг/м3 в периферической области до 17200 кг/м3 (в два с лишним раза выше, чем у железа) в более глубоких слоях; давление достигает 140—350 ГПа (1,4—3,5 млн атм.), температура 2000—5000 °C. Предполагают, что по химическому составу вещество ядра сходно с веществом мантии Земли, но находится в металлическом состоянии.
§ 2.	Состав, Строение и границы биосферы
Возникшая 3,5—4,0 млрд лет назад, современная биосфера включает живые организмы (около 3 млн видов), их остатки, зоны атмосферы, гидросферы и литосферы, населенные и видоизмененные этими организмами.
Всю совокупность организмов на планете В.И. Вернадский назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию. В состав биосферы кроме живого вещества (растительного, животного и микроорганизмов) входят биогенное вещество (продукты жизнедеятельности живых организмов — каменный уголь, битумы, нефть), био-косное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами — почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества) и, наконец, косное вещество — совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).
Следовательно, биосфера — это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ.
Современная жизнь распространена (рис. 5.1) в верхней части земной коры (литосфере), в нижних слоях воздушной оболочки Земли (атмосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере).
В глубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере жизнь ограничивает прежде всего температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5—15 км превышает 100 °C. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2— 2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве.
Рис. 5.1. Строение биосферы: I — пределы жизни в биосфере;
II — схематический разрез почвы: Aq — лесная подстилка, А1 — гумусовый горизонт, А^ — горизонт вымывания (подзолистый), В — горизонт вымывания (иллювиальный), С — подстилающая порода.
В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10—11 км от поверхности.
Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем УФ — радиации. На высоте 25—30 км бульшую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь относительно тонкий слой озона — озоновый экран. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают. Атмосфера над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми организмами, кото
рые передвигаются в воздухе активным или пассивным способом. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20—22 км, но основная часть аэропланкгона сосредоточена в слое до 1—1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни — около 6 км над уровнем моря.
Концентрация и активность жизни особенно велики у поверхности Земли. Водоемы заселены по всей толще, со сгущениями у поверхности и у дна. Выделяются своим богатством прибрежные и мелководные участки. На суше более 99% живого вещества, или биомассы, сосредоточено в слое на несколько метров вглубь и на несколько десятков метров (высокие деревья) вверх от поверхности. Следовательно, жизнь сосредоточена в тончайшей пленке планеты, где и протекают главные процессы взаимодействия живой и неживой (косной) природы. Этот тонкий деятельный слой нередко называют биогеосферой, биогеоценотическим покровом, ландшафтной оболочкой. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».
Крайние пределы температур, которые выносят некоторые формы жизни (в латентном состоянии), — от практически абсолютного нуля до 180 °C. Давление, при котором существует жизнь, — от малых долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более атмосфер на больших глубинах. Для ряда бактерий верхние критические точки давления лежат в области 12 тыс. атм. Споры бактерий, конидий и мипелий некоторых грибов не теряют жизнеспособности в условиях высокого вакуума, достигающего 10-13—10-11 мм рт. ст. (вакуум космического пространства составляет 10—16 мм рт.ст.). Бактерии обнаружены в водах атомных реакторов, некоторые из них выдерживают облучение порядка 2—3 млн рад. При температурах жидкого воздуха (-192°С), гелия (—268,9°С), водорода (—259,ГС) ряд бактерий остаются живыми.
На основании приведенных данных можно сделать важный вывод: выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий, которые существуют в границах современной биосферы. Следовательно, жизнь обладает значительным «запасом прочности», устойчивости к воздействию среды и потенциальной способностью к еще большему распространению.
§ 3.	Живое вещество биосферы
Химический состав живых организмов во многом отличается от состава атмосферы и литосферы. Он ближе к химическому составу гидросферы по абсолютному преобладанию атомов водорода и кис-
порода. Но в отличие от гидросферы в организмах относительно велика доля углерода, кальция и азота.
Живое вещество в основном состоит из элементов, являющихся/ водными и воздушными мигрантами, хг е. образующих газообразны^ и растворимые соединения. Заслуживав! внимания то обстоятельезво, что 99,9% массы живых организмов приходится на те элементы, которые преобладают и в земной коре, составляя в них 98,8%, хотя и в других соотношениях (табл. 5.2). Таким образом, жизнь есть химическое производное земной коры. В организмах обнаружены почти все элементы таблицы Д.И.Менделеева, т.е. они характеризуются теми же химическим особенностями, что и неживая природа.
Таблица 5.2
Средний химический состав живого вещества
Постоянные компоненты	Главные -99 %	Н—11.0% С — 18 % 0 — 70 %
	Сопутствующие -I %	Na, Mg, Р. S, Ci. К, Са, N,
	Следовые <0,05	В. F. Si. Mo. Y. Мп, Fe, Со. Си, Zn
Переменные компоненты	Сопутствующие (побочные)	Al. Ti, V. Cr. N). As, Br, Rb, Sr
	Следовые	He, Li, Be, Ar. Se, Ga, Ge, Sc, Y, Nb, Ag, Cd. Sn. Sb, Ba, La, W, Au, Hg. Tl. Pb, Bi, Ra, Th, V
Элементы, содержащиеся в организмах, группируются не только по количественному принципу, но и по функциональному (физиологическому) критерию. В зависимости от количественного содержания и функциональной значимости элементарный набор организмов делят на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.
Макроэлементы составляют основную массу органических и неорганических соединений живых организмов. Они требуются организмам постоянно и в большом количестве для осуществления жизненного цикла. Концентрация их изменяется от 60 до 0,001% массы тела, Это кислород, водород, углерод, азот, фосфор, кальций, калий, сера и др.
Микроэлементы — преимущественно ионы тяжелых металлов являются компонентами ферментов, гормонов и других жизненно важных соединений. Они столь же необходимы для жизнедеятельности, как макроэлементы, но требуются в значительно меньших концентрациях. Содержание их изменяется от 0,001 до 0,00001% массы тела. В данную группу входят марганец, бор, кобальт, медь, молибден, цинк, йод, бром, алюминий и др.
В зависимости от валентного состояния и структуры электронных уровней роль каждого микроэлемента строго специфична, и поэтому его нельзя заменить в биохимических процессах никаким другим химическим -элементом. В силу этого каждый микроэлемент выполняет свою роль без дублеров.
Содержание ультрамикроэлементов (к ним относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и другие рассеянные и редкие элементы), не превышает обычно 0,00001% массы тела. Физиологическая роль их в организмах растений и животных полностью еще не выяснена.
Наземными растениями включено в жизненные циклы не менее 340 млрд т химических элементов в виде минеральных веществ. Большинство их активно участвует в метаболических (обменных) процессах, а часть находится в связанном состоянии. Важной особенностью минеральных компонентов растений различных групп является регулярно повторяемое вовлечение их в жизненные процессы и возвращение обратно в среду (например, с опадающими листьями и другими отмирающими органами). При этом чем больше зольность растений и величина их биомассы, тем выше годичный оборот элементов минерального питания.
В растительности Мирового океана сравнительно немного химических элементов — 36-106 т, т.е. всего 0,01% количества, содержащегося в наземной растительности.	'
Главной отличительной особенностью живого вещества в целом является способ использования энергии. Живые существа — уникальные природные объекты, могущие улавливать энергию, которая приходит из Космоса преимущественно в виде солнечного света, удерживать ее в виде сложных органических соединений (биомассы), передавать друг другу, трансформировать в механическую, электрическую, тепловую и другие виды энергии. Косные (неживые) тела не способны к столь сложным преобразованиям энергии, они преимущественно рассеивают ее; камень нагревается под действием солнечной энергии, но не может ни сойти с места, ни увеличить свою массу.
Другая особенность живых организмов состоит в их уникальной способности к самовоспроизведению, т.е. к производству на протяжении многих поколений форм, практически идентичных по структуре и функционированию.
Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров, со своими индивидуальными признаками.
В 1940 г. В.И. Вернадский открыл фундаментальные законы (принципы) геохимической деятельности живых организмов в биосфере (биогеохимические принципы)'.
1.	Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.
Это означает, что жизнь с греми гея заполнить в максимальном объеме любое пригодное для нее пространство. В процессе эволю-пии биосферы живое вещество, но мере захвата жизнью все новых  зон обитания, усиливает свое преобразующее давление на окружаю- ; шую неживую природу и на самое себя (например, на абиогенные 1 химические элементы).	V
2.	Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к 1 созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы.
Данный принцип весьма важен не только для понимания истории z жизни, но и для решения современных задач выведения культурных ; растений, поскольку «увеличение биогенной миграции атомов» есть < не что иное как увеличение продуктивности растений и животных. ?
3.	В течение всей истории планеты ее заселение было максимально J возможным для живого вещества, которое тогда существовало.
Указанный принцип тесно связан с другим законом В. И. Вер- ; надского — законом константности-, количество живого вещества био-сферы (для данного геологического периода) есть константа.
Живое вещество, достигшее качественно новой, высшей формы раз-вития — формы человеческого общества, получило возможность суще- ) ствования на всем пространстве земной поверхности. Однако, если исхо-дить из закона константности, любое изменение количества живого ве- J щества в одном из регионов биосферы неминуемо впечет за собой такую же по размеру перемену в другом регионе, но с обратным знаком. При J этом высокоразвитые виды и экосистемы вытесняются другими, которые Я стоят на эволюционно относительно более низком уровне (и крупные "J организмы заменяются более мелкими), а полезные для человека формы I — менее полезными, нейтральными и, подчас, даже вредными.	1
Итак, живое характеризуется исключительно высокой функцио- | нальной активностью. Она связана с его способностью к неограни- Я ченному развитию и количественному росту, названному В. И. Вер- 1 надским «напором жизни».	я
Различают пять основных функций живого вещества в масштабах я планеты Земля: энергетическую, газовую, концентрационную, окис-"я лительно-восстановительную и деструкционную.	я
Энергетическая функция состоит в осуществлении связи биосфер- я но-плаиетарных явлений с излучением Космоса, и прежде всего с я солнечной радиацией. Основой указанной функции является фото- я синтез, в процессе которого происходит аккумуляция энергии Солн- W ца и ее последующее перераспределение между' компонентами био- я сферы. Накопленная солнечная энергия обеспечивает протекание всех я
жизненных процессов. За время существования жизни на Земле живое вещество превратило в химическую энергию огромное количество солнечной энергии. При этом существенная часть ее в ходе геологической истории накопилась в связанном виде (залежи угля, нефти и других органических веществ).
Благодаря газовой функции происходит миграция газов и их превращение, формируется газовый состав биосферы. Отметим, что преобладающая масса газов на планете имеет биогенное происхождение. Так, кислород атмосферы накоплен за счет фотосинтеза. При этом количество молекул кислорода, выделяемых земными растениями, пропорционально количеству связываемых водой молекул диоксида углерода. Последний поступает в атмосферу за счет дыхания всех организмов. Другой, не менее мощный его источник — выделение по трещинам земной коры из осадочных пород за счет химических процессов под действием высоких температур.
Концентрационная функция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды, которые используются для построения тела. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде.
Окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления (это в основном соединения железа, марганца и др.). В результате происходят превращения большинства химических соединений, црц этом преобладают биогенные процессы окисления и восстановления.
Благодаря деструкционной функции протекают процессы, связанные с разложением остатков мертвых организмов. При этом происходит минерализация органического вещества, т.е. превращение живого вещества в косное.
Таким образом, живое вещество трансформирует солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот. Живое вещество определило современный состав атмосферы, гидросферы, почв и, в значительной степени, осадочных пород Земли. В.И. Вернадский писал: «Прекращение жизни было бы неизбежно связанно с прекращением химических изменений если не всей земной коры, то во всяком случае ее поверхности — лика Земли, биосферы».
§ 4.	Распределение биогеоценозов на Земле
Размещение биогеоценозов на планете, как и их формирование, зависит от условий их существования. Известный эколог Ю. Одум предложил различать следующие экосистемы (биогеоценозы) Земли.
Мировой океан. Океаны (их четыре) в целом составляют Мировой океан, занимающий почти* 70% поверхности Земли и содержа- , щий около 96,5% от общих запасов воды (табл. 5.3).
Таблица 5.3
Запасы воды на Земле
Тип ВОДЫ '	Объем, тыс. км3	Доля мировых запасов, %	
		от обших запасов воды	от запасов пресной воды
Мировой океан	1338000	96,5	—
Подземные воды, в т.ч. пресные	23400	1,7	—
Ледники и снежный покров	10530 24064,1	0,76 1,74	30,1 68,7
Подземные льды	300	0,022	0,86
Воды озер	176,4	0.013	—
пресные	91	0,007	6.26
соленые	85,4	0,006	—
Воды болот	11,47	0,0008	0,03
Воды в руслах рек	2,12	0,0002	0,006
Биологическая вода	1,120	0,0001	0,003
Воды атмосферы	12,90	0,001	0.04
Общие запасы воды	1385984,61	100	—
Пресные воды	35029.21	2,53	100
Основные характеристики водной среды, имеющие наибольшее значение для понимания особенностей экосистемы Мирового океана, следующие:!) глобальность размеров и огромные глубины, освоенные жизнью; 2) непрерывность, поскольку все океаны связаны друг с другом; 3) постоянная циркуляция воды (наличие сильных ветров, дующих на протяжении всего года в одном и том же направлении, наличие глубинных течений); 4) господство разных волн и приливов, которые вызваны притяжением Луны и Солнца и обусловливают заметную периодичность жизни сообществ; 5) соленость и буферность; 6) наличие растворенных биогенных элементов, которые, являясь лимитирующими факторами, определяют размеры популяций.
Океан рассматривается как гигантская экосистема, взаимосвязанная и взаимообусловленная геофизическими и геохимическими процессами, а также явлениями глобального масштаба.	'
Океанические воды отличаются от вод суши по своим свойствам и особенностям. Кроме общей массы и толщины океаносферы эго обус-. ловлено более высоким содержанием растворенных солей (среднее их : содержание 35 г/л) по сравнению с водами суши (обычно менее 1—2' г/л), а также относительным постоянством солевого состава. ]
Перемешивание воды в океане происходит практически на любой глубине. В противном случае был бы затруднен водообмен в огромной их толще. И тогда и*-за недостатка кислорода tie могло бы происходить окисление органических и неорганических веществ в глубинных и придонных водах, а также в донных осадках. Как следствие, жизнь была бы возможна только в самых верхних слоях. Но это, как известно, не так.
Активное перемешивание океаносферы способствует тому, что в глобальный обмен энергии и веществ вовлекается вся толща вод. При этом океаносфера, с ее огромной массой, большим количеством тепла растворенных газов, минеральных и органических веществ, регулирует глобальный обмен. Поглощая или выделяя тепло, влагу и газы, океаносфера поддерживает динамическое равновесие в природе. Одновременно на дне Мирового океана происходит накопление и преобразование больших количеств минеральных и органических веществ. Именно поэтому геологические и геохимические процессы, протекающие в океанах и морях, оказывают очень сильное влияние на всю земную кору.
Отметим, что по своей структуре и динамике процессов океаносфера наиболее близка к атмосфере. Но ее масса в 300 раз больше массы воздуха, поэтому намного выше общее содержание энергии и веществ, более сильно и влияние океаносферы на формирование и изменение природы всей планеты. Интересно, что если океанические воды покрывают почти 3/4 поверхности планеты толщиной в среднем около 3800 м, то толщина всей атмосферы не превысит 10 м, если всю ее «сжать» до плотности воды.
Таким образом, Мировой океан является огромной экосистемой со специфическим геологическим и геоморфологическим строением, геохимическими и физикохимическими процессами, которые протекают в толще вод и донных отложениях.
Океаны и моря являются наиболее плотно, но неравномерно заселенными биоценозами: наряду с зонами, которые отличает богатство жизни, имеются и большие пустынные акватории. Поэтому экосистемы морей и океанов сильно различаются по качественному и количественному составу как растительного, Так и животного мира, а также по биомассе и продуктивности.
Эстуарии и морские побережья (полоса между морями и континентами) характеризуются условиями с особыми экологическими признаками. Являясь своеобразной переходной зоной, они насыщены жизнью, которая включает многие тысячи видов, не встречающиеся Ни в открытом море, ни в пресных водах. Поэтому эстуарии и морские побережья отличаются самыми продуктивными биоценозами. Их основные особенности: а) интенсивная циркуляция питательных ве
ществ и конечных продуктов обмена, обусловленная приливами и отливами; б) весьма гесные контакты автотрофов и гетеротрофов; в) высокая круглогодичная первичная продукция; г) огромное разнообразие растительных организмов и жизненных форм.
Особыми биогеоценозами пресных проточных вод являются ручьи и реки. Хотя их площадь невелика в сравнении с таковой океанов и сущи, они наиболее полно эксплуатируются человеком. Для организмов этих биогеоценозов важное значение приобретает подвижность воды (течение), способствующая перемешиванию, а также поступле-
нию органического вещества из примыкающих озерных и наземных
экосистем.
Озера и пруды характеризуются наличием стоячей пресной (иногда соленой) воды. Видовое разнообразие в пресноводных биоценозах невелико. Почти всем озерам и прудам свойственны достаточно четкая зональность и стратификация, т.е. разделение водной толщи на слои различной плотности, что препятствует перемешиванию вод. Озера подразделяют на олиготрофные (малопродуктивные) и эвтрофные (высокопродуктивные).
Пресноводным болотам присущи периодические колебания уровня воды, потенциально они обладают высоким плодородием и стабильностью. В процессе естественной сукцессии болота вытесняются наземной древесной растительностью. Если в болоте не происходят колебания уровня воды, а также отсутствуют процессы, которые способствуют распаду накопленных органических веществ (органических осадков, торфа), указанный процесс ускоряется.
Педосфера. Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку — педосферу. Согласно В. И. Вернадскому, почва — это биокосное тело, состоящее одновременно из живых и косных (неорганических) тел — минералов, воды, воздуха, органических остатков.
Толщина почвы в среднем составляет 18—20 см, но в некоторых районах суши может колебаться от нескольких сантиметров до 1,5—3 метров. Плодородный слой почвы формировался на протяжении тысячелетий вследствие взаимодействия воды, воздуха, тепла, растительных и животных организмов (прежде всего микроорганизмов) с почвообразующей горной породой.
Минеральный состав почвы включает в себя кремнезем (около 50%), глинозем (до 25%), оксиды железа, магния, калия, фосфора, кальция (до 10%). Органические вещества, поступающие в почву с растительным опадом, содержат углеводы, белки, жиры, а также конечные продукты обмена — смолы, воск, дубильные вещества. По)! действием разных факторов эти вещества в почве минерализуются, т.е. превращаются в относительно простые неорганические вещества
(диоксид углерода, аммиак и др.), а частично трансформируются в более сложные соединения — перегной или гумус.
Важнейшим свойством почвы является плодородие — способность обеспечивать растения в период их жизнедеятельности водой, питательными веществами и воздухом. Способствуют этому живые организмы (растения, животные и микробы), связанные с почвой и составляющие вместе с ней сложные экологические системы — биогеоценозы.
В свою очередь педосфера состоит из множества биогеоценозов (экосистем) — ландшафтов, основными взаимосвязанными компонентами которых являются горные породы, растения, животные и микроорганизмы.
Почва представляет собой не просто твердое тело, как большинство пород литосферы, а сложную трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. Она пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами, и поэтому в ней складываются самые разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро- и макроорганизмов. В почве сглажены температурные колебания по сравнению с приземным слоем воздуха, а наличие грунтовых вод и поступление осадков создают запасы влаги и обеспечивают режим влажности, промежуточный между водной и> наземно-воздушной средой.
Одно из важнейших свойств почвы — ее структура, которая обусловлена совокупным действием органических и минеральных почвенных коллоидов, склеивающих элементарные частички почвы и способствующих образованию комочков структурных агрегатов различной формы и величины.
В почве выделяют три основных горизонта, различающихся по морфологическим и химическим свойствам: 1) верхний перегнойноаккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз; 2) горизонт вымывания, или иллювиальный (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества, и 3) материнскую породу, или горизонт (С), материал которой преобразуется в почву (рис. 5.1).
Структурные горизонты почв благодаря их рыхлому сложению хорошо осваиваются корневыми системами растений. Эти горизонты обеспечивают их также водой, воздухом и элементами питания.
В почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и остатками животных. Поэтому в ней постоянно обитает огромное количество °Рганизмов различных групп. На 1 м2 почвы встречается несколько Десятков тысяч червей и мелких членистоногих. Кроме них в почве
-живут разные млекопитающие — мышевидные грызуны, кроты, суслики и т.д. В таком малом количестве почвы, как 1 г ее, содержатся сотни миллионов бактерий, многие тысячи простейших. Согласно расчетам, по усредненным данным почвенная зообиомасса составляет (кг/га): в хвойных лесах — 200, в лиственных лесах — 1000, в пустыне — 10.
Обитатели почвы в результате своей жизнедеятельности производят большую почвообразовательную работу. В частности, они смешивают ра зличные ее слои между собой, переносят в глубину почвы органические вещества, разлагают и минерализуют листовой опад, отмершие организмы и т.д. Почвенная фауна перерабатывает около 25% вещества лесного опада. В саду на 1 м2 находится в среднем 400 дождевых червей общей массой около 80 г, способных отложить за сезон на поверхности почвы до 1 см органических остатков и грунта
Среди бактерий особо важную роль выполняют нитрифицирующие, к которым относятся нитросомопас, нитробакгер и др. В аэробной (кислородсодержащей) среде они окисляют аммиак до солей азотистой (нитриты) и азотной (нитраты) кислот. Напротив, в анаэробных условиях протекает обратный процесс — денитрификация, который свя зан с восстановлением солей азотной кислоты.
В верхних слоях почвы обитает основное количество организмов, каждый из которых выполняет определенную функцию: дождевые черви, личинки насекомых, клещи разрыхляют почву, способствуют ее аэрации, удобряют ее своими выделениями; бактерии минерализуют органические вещества, выполняя роль санитаров; простейшие уничтожают избыточное, количество бактерий.
По целому ряду экологических особенностей почва является средой, промежуточной между водной и наземно-воздушной. С водной средой почву сближают ее температурный режим, пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность последнего водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие солей и органических веществ в почвенных растворах, а также возможность для обитателей почвы передвигаться в трех измерениях. С воздушной средой почву объединяют прежде всего наличие почвенного воздуха, а также довольно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев и угроза иссушения в верхних горизонтах.
Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что, несмотря на существенную неоднородность экологических условий в почве, она является достаточно стабильной средой, по крайней мере для относительно подвижных организмов. Последние пугеъгнезначительных перемещений способны обеспечивать себе приемлемую экологическую обстановку.
Вся совокупность физических и химических свойств почвы, способных оказывать экологическое воздействие на живые организмы,
относится к эдафическим факторам. Они имеют важное значение для тех организмов, жизнь которых тесно связана с почвой. Это относится- в первую очередь к животным — постоянным или временным обитателям почвенного покрова. Для растений важность почвы определяется тем, что она является опорой для большинства наземных и водных видов, из нее растительные организмы получают необходимые для жизни минеральные вещества и воду.
Почвенный покров Земли не только питает растения, но и выполняет ряд функций, которые связаны с естественным биогеохимическим круговоротом веществ: минерализация остатков организмов, органических веществ; аккумуляция и распределение энергии, прошедшей через фотосинтез растений; формирование стока речной воды и химического состава суши. Экологическое значение почвы состоит п в том, что она является связующим звеном, своего рода посредником между живой и неживой природой, атмосферным воздухом, водой и недрами.
Особо следует отметить уникальную особенность почв — способность к самоочищению, т.е. процесс естественного разрушения загрязнителя в почве в результате природных физических, химических и биологических процессов. При этом загрязнитель разлагается до форм, усваиваемых живыми организмами и вовлекаемых далее в биотический круговорот веществ. Оно основано на поглощении и разложении загрязнителей главным образом микроорганизмами и зависит от их количества и физиологической активности. Длительность процесса самоочищения резко меняется в зависимости от географического места, например, на севере оно идет медленно. Способность почвы к самоочищению имеет огромное значение для проживающих в ней организмов и связанных с ними других компонентов биосферы.
Таким образом, почва — гигантская экологическая система, оказывающая, наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю биосферу. Она активно участвует в круговороте веществ и переносе энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы Земли и выполняет другие функции планетарного масштаба.
Лес. Самыми распространенными и наиболее пенными среди всех тиров наземных экосистем являются лесные. Запасы растительной массы в лесных экосистемах составляют 82% фитомассы планеты, т.е. более 1500 млрд т. По оценке ФАО ООН, общая лесная площадь составляет более 4 млрд га, или 30% площади суши. Доля северных хвойных лесов (в основном это Россия, Канада и США) составляет 14—15%, тропических — 55—60%. Лесные площади и ресурсы древесины на душу населения, соответственно, в Канаде — 9,4 га (815 м3), России — 5,2 га (560 м3), в Финляндии — 4,9 га (351 м3), в Швеции — ^>5 га (313 м3), в США — 0,9 га (88 м3). Общая площадь земель лесно
го фонда России ио состоянию на 1.01.93 г. составляла (по Ю.В. Новикову, 1998 г.) 11,81 млн км-’ или 69% суши страны. Россия обладает почти 25% мировых запасов древесины и 50% пенных хвойных лесов мира.
Леса располагаются следующим образом: сразу от тундры к югу начинаются обширные вечнозеленые хвойные леса, в более южных районах располагаются лиственные (листопадные), далее следуют вечнозеленые, а также сбрасывающие листву (на период засух) тропические леса. 1
В лесах произрастает более тысячи видов деревьев, кустарников и лиан, под пологом которых находятся многолетние и однолетние травянистые растения, мхи, лишайники, плауны, хвощи, папоротники, грибы. В процессе фотосинтеза леса производят ежегодно огромное количество (около 100 млрд т органической массы) продуктов — кислот, смол, сахаров, витаминов и г.д. Из лесного сырья получают более 200 тыс. наименований различных продуктов.
Лесным биогеоценозам свойственен своеобразный тип обмена веществ и энергии, они существенно влияют на почвообразование, климат, гидрологический режим (влагооборот) и др. Будучи одним из самых мощных аккумуляторов живого вещества в биосфере, лес активно взаимодействует с атмосферой и определяет уровень обмена кислородом и диоксидом углерода.
Высока роль леса в возобновлении кислорода атмосферы. Установлено, что более 60% биологически активного кислорода в кислородном балансе планеты вырабатывается лесными экосистемами, остальные 40% обеспечивает растительность морей, океанов и культурных агроэкосистем. Лес очищает воздух от пыли, осаждая ее на поверхности листьев и переводя далее с потоками дождевой воды в почву. За год 1 га леса может осадить из воздуха 50—70 т пыли.
Лесные экосистемы регулируют интенсивность снеготаяния и уровень воды в реках, стабилизируют состав атмосферы, значительно снижают скорость ветра, сохраняют под пологом леса фауну и микроорганизмы. Многие растения выделяют фитонциды, которые подавляют развитие болезнетворных организмов и тем самым оздоровляют окружающую среду. Лес поглощает шумы, пребывание в нем успокаивает нервную систему, содействует восстановлению работоспособности и хорошего настроения. Леса — место активного отдыха и туризма, который повсеместно получает все большее распространение. Появились даже понятия «рекреационные леса» (леса отдыха), увеличилось количество и расширились площади национальных, народных парков и заповедников, отражающих и сохраняющих типичные экосистемы леса и представляющих интерес как для науки, так и для отдыха и здоровья человека. Ныне признано, что по многим
важнейшим для человека свойствам лес вполне сопоставим с Мировым океаном.
Другой вид биогеоценозов — пустыни — возникают в тех районах, где за год выпадает менее 250 мм осадков или в областях с весьма жарким климатом и нерегулярными осадками. Существует мнение, чго все пустыни мира (их плошадь около 10 млн км2 или 6,7% поверхности суши) возникли в результате прямого или косвенного воздействия человечества на природу.
Тундры — биогеопенозы, занимающие положение между лесами п Ледовитым океаном, сложились в условиях холодного влажного климата и наличия в почве многолетней мерзлоты. В них обитают специфические растения и хорошо приспособленные к местным условиям животные, для которых характерен очень высокий темп продуктивности в течение короткого лета. Однако экосистемы тундр очень уязвимы, причем хрупкость их обусловлена короткими Пищевыми цепями (например, лишайники и травы -> олень -» волк).
Травянистые ландшафты представляют собой степные биогеоценозы, которые формируются в областях, где среднее годовое количество осадков лежит в пределах от 250 до 750 мм, т. е. выше, чем в пустынях, и ниже, чем в лесах. Животные и растения, слагающие степные биогеценозы, существенно различаются по разным климатическим зонам.
§ 5.	Поток энергии и продуктивность
Поток энергии в биосфере. Живая оболочка планеты непрерывно поглощает не только энергию Солнца, но и идущую из недр Земли; энергия трансформируется и передается от одних организмов к другим и излучается в окружающую среду. Следует четко представлять себе, что является источниками энергии в биосфере, куда «текут» энергетические потоки и какова их роль в создании биомассы.
Уже отмечалось, что единственным первичным источником внешней энергии на Земле является световое и тепловое излучение Солнца (см. гл. 2). Ежегодно на земную поверхность падает около 2Г1023 кДж, из этой величины на участки Земли, покрытые растениями, а также на водоемы, с содержащейся в них растительностью, приходится только около 40%. С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода Фотосинтеза, не превышающего 2%, общее количество энергии, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, выразится величиной порядка 20 1022 кДж. Кроме создания чистой продукции, живой покров
суши использует захваченную им энергию Солнца для процесса дыхания. Эти энергетические -затраты составляют около 30—40^ энергии, расходуемой на создание чистой продукции. Таким образом, растительность суши в год преобра зует суммарно (на дыхание и создание чистой продукции) около 4.2Т018 кДж солнечной энергии.
Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость. В энергетическом отношении жизнь в биосфере поддерживается постоянным притоком энергии от Солнца и использованием ее в процессах фотосинте за. Поток солнечной энергии, воспринимая^ молекулами живых клеток, преобразуйся в энергию химических связей. В процессе фотосинтеза растения используют лучистую энергию солнечного света для превращения веществ с низким содержанием энергии (СО2 и Н2О) в более сложные органические соединения, где часть солнечной энергии запасена в форме химических связей (рис. 5.2).
Поступление соянв^нэи энергии
Неорганические вещества (из почвы воды воздуха)
ПРОДУЦЕНТЫ
-РЕДУЦЕНТЫ
Рассеивание анергии в окружающую среду
•*— Растительноядные
КОНСУМЕНТЫ
Плотоядные
Рис. 5.2. Превращения энергии в биосфере(сплошные стрелки — круговорот веществ, прерывистые — поток энергии)
Органические вещества, образованные в процессе фотосинтеза, служат источником энергии для самого растения или переходят в про-цессе поедания и последующего усвоения от одних организмов к ДРУ'? гим: от растений к растительноядным животным, от них — к плото- •
ялиим и т.д. Высвобождение заключенной в органических соединениях энергии происходи! также в процессе дыхания или брожения. рафушение использованных или отмерших остатков биомассы осуществляют разнообразные организмы, относящиеся к числу сапрофитов (гетеротрофные бактерии, грибы, некоторые животные и растения). Они разлагают остатки биомассы на неорганические составные части (минерализация), способствуя вовлечению в биологический круговорот соединений и химических элементов, что обеспечивает очередные циклы продуцирования органического вещества. Укажем, что содержащаяся в пище энергия нс совершает круговорота, а постепенно превращается в тепловую энергию. В итоге поглощенная организмами в виде химических связей солнечная энергия снова возвращается в пространство в виде теплового излучения. Поэтому биосфере требуется постоянный приток энергии извне. Эту важнейшую функцию и выполняет Солнце, обеспечивающее в течение многих миллиардов лет постоянный поток энергии чере з биосферу. При этом к Земле приходит коротковолновое излучение (свет), а уходит от нее длинноволновое тепловое излучение. Существенно, что баланс этих энергий не соблюдается: планета излучает в Космос несколько меньше энергии, нежели получает от Солнца. Эту разность (доли процента) и усваивает биосфера, постепенно, но постоянно накапливая энергию. Ес оказалось достаточно для того, чтобы однажды на планете появилась жизнь, возникла биосфера, чтобы и ныне поддерживать все грандиозные процессы развития планеты.
Продуктивность биосферы. Современная биомасса Земли составляет примерно 1,841 • 1012 т (в пересчете на сухое вещество). При этом на биомассу суши приходится около 1,837-Ю12 т, Мирового океана — 3,9-109т. Это связано с меньшей эффективностью фотосинтеза, так как использование лучистой энергии Солнца на площади океана равно 0,04%, на суше — 0,1%. Зеленые растения в биомассе суши составляют 99%, животные и микроорганизмы — 1%. Биомасса на суше распределена неравномерно и возрастает от полюсов к экватору, так же возрастает видовое разнообразие.
Вклад разных континентов в общую первичную продукцию суши примерно следующий (Н.М. Чернова и др., 1995 г.); Европа — 6, Азия — 28, Африка — 22, Северная Америка — 13, Южная Америка — 26, Австралия с островами Океании — 5%. Если же сравнить продуктивность растений в расчете на 1 га, то она составляет (в процентах от средней по всем континентам) в Европе — 89, в Азии — 103, в Африке — 108, в Северной Америке — 86, в Южной Америке — 220, в Австралии — 90. При этом продуктивность различных экологических систем различна, она зависит от ряда климатических факторов, в пер-вУю очередь, от обеспеченности теплом и влагой. Наиболее продук-
Экочсния Уч. нос дяясгуд ВУЗа
тивны экосистемы тропических лесов, затем следуют обрабатываемые земли, степи и луга, пустыни, полярные зоны.
Укажем, что биомасса Мирового океана почти в 1000 раз меньше, чем суши, хотя его поверхность занимает 72,2% всей поверхности Земли. Однако удельная продуктивность океанических биоценозов настолько высока, что ничтожная по сравнению с сушей фито-масса океанов создает ежегодно чистую продукцию, сопоставимую с чистой продукцией на суше. Так, в океанах ежегодно обра-.уется 5,5 Ю10т растительной массы, что составляет примерно третью часть общей биомассы продукции планеты.
Рост и размножение организмов, происходящие в биосфере, обеспечивают биогенную миграцию атомов, которая обусловила в процессе эволюции создание современной природной системы. За сотни миллионов лет растения поглотили огромное количество диоксида углерода и одновременно обогатили атмосферу кислородом. Живые организмы глубоко воздействуют на природные свойства биосферы и всей планеты. Скелеты беспозвоночных образовали такие осадочные породы, как известняк и мел; каменный уголь и нефть образовались из растительных остатков. Биогенное происхождение имеет и почва, которая представляет собой продукт жизнедеятельности мшфоорга-низмов, растений и животных в их взаимодействии с неорганическими компонентами природы. Важно подчеркнуть, что возникновение в процессе эволюции более сложно устроенных, но менее зависимых от изменений среды организмов, а также развитие относительно устойчивых экосистем привело к увеличению скорости движения энергии и веществ в сформировавшихся биогеоценозах.
Приведем данные, которые ярко свидетельствуют о «напоре жизни». Суммарная масса живого вещества, которое было на Земле, хотя бы в течение 1 млрд лет, уже превышает массу земной коры. Действительно, биомасса Земли составляет 1,84-1012 т, т.е. около 0,00001% земной коры (2'1019 т), ежегодная продукция живого вещества близка к 1,7-Ю11 т. Полагая, что последний миллиард лет эта продукция была близка к современной, можно рассчитать ее суммарное количество: 1,7-Ю11 • 109 — 1,7-1020 т, т.е. почти на порядок больше массы земной коры. Согласно Н.М. Черновой, если бы можно было собрать всю биомассу, произведенную на Земле за последние 600 млн лет, го она покрыла бы Землю слоем в сотни километров.	-
По мнению В.И. Вернадского, вышеуказанная «пленка жизни» длительное время является главной геологической силой, придающей современный облик трем оболочкам Земли: литосфере, гидросфере и атмосфере. Развитие и характер этих оболочек определяется уже не’ астрономическими, а биогенными причинами. Исключение составляют лишь проявления вулканической деятельности, которые порож- ' дены глубинными геофизическими слоями Земли.
§ 6.	Структура и основные циклы биохимических круговоротов
Общие понятия. Так как Земля есть конечное физическое тело, то любые химические элементы (в чистом виде или в виде соединений) также физически конечны. За миллионы лет их ассимиляции фотосинтетиками, т.е. превращения в более сложные вещества, они должны, казалось бы, быть давно исчерпанными, полностью связанными в мертвой органике, превратиться в косную материю. Однако этого не происходит.
Чтобы биосфера продолжала существовать и на Земле не прекращалось развитие жизни, должны происходить непрерывные химические превращения ее живого вещества. Иными словами, вещества после использования одними организмами должны переходить в усвояемую для других организмов форму. Такая циклическая миграция веществ и химических элементов может осуществляться только при определенных затратах энергии, источником которой является Солнце. Академик В.Р. Вильямс указывал, что единственный способ придать чему-то конечному свойства бесконечного — это заставить конечное вращаться по замкнутой кривой, т.е. вовлечь его в круговорот.
Из-за геологических изменений лика Земли часть вещества биосферы может исключаться из этого круговорота. Например, такие биогенные осадки, как каменный уголь, нефть на многие тысячелетия консервируются в толще земной коры, но .в принципе не исключено их повторное включение в биосферный круговорот.
Круговорот веществ — это многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере, литосфере, в том числе и тех их слоях, которые входят в биосферу планеты. При этом выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биогенный и биохимический).
Большой круговорот длится сотни миллионов лет. Горные породы подвергаются разрушению, выветриванию, а продукты выветривания, в том числе растворимые в воде питательные вещества, сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами. Крупные, но медленно протекающие геотектонические изменения (опускание материков и поднятие морского дна, перемещение морей и океанов) приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс повторяется. Границы геологического круговорота значительно шире гра-Нип биосферы, его амплитуда захватывает слои земной коры далеко
тивны экосистемы тропических лесов, *атем следуют обрабатываемые земли, степи и луга, пустыни, полярные топы.
Укажем, что биомасса Мировою океана почти в 1000 раз меньше, чем суши, хотя его поверхность занимает 72,2% всей поверхности Земли. Однако удельная продуктивность океанических биоценозов настолько высока, что ничтожная по сравнению с сушей фитомасса океанов создает ежегодно чистую продукцию, сопоставимую с чистой продукцией на суше. Так, в океанах ежегодно образуется 5,5 Ю10т растительной массы, что составляет примерно третью часть общей биомассы продукции планеты.
Рост и размножение организмов, происходящие в биосфере, обеспечивают биогенную миграцию атомов, которая обусловила в процессе эволюции создание современной природной системы. За сотни миллионов лет растения поглотили огромное количество диоксида углерода и одновременно обогатили атмосферу кислородом. Живые организмы глубоко воздействуют на природные свойства биосферы и всей планеты. Скелеты беспозвоночных образовали такие осадочные породы, как известняк и мел; каменный уголь и нефть образовались из растительных остатков. Биогенное происхождение имеет и почва, которая представляет собой продукт жизнедеятельности микроорганизмов, растений и животных в их взаимодействии с неорганическими компонентами природы. Важно подчеркнуть, что возникновение в процессе эволюции более сложно устроенных, но менее зависимых от изменений среды организмов, а также развитие относительно устойчивых экосистем привело к увеличению скорости движения энергии и веществ в сформировавшихся биогеоценозах.
Приведем данные, которые ярко свидетельствуют о «напоре жизни». Суммарная масса живого вещества, которое было на Земле, хотя бы в течение 1 млрд лет, уже превышает массу земной коры. Действительно, биомасса Земли составляет 1,84-1012 т, т.е. около 0,00001% земной коры (2‘ 1019 т), ежегодная продукция живого вещества близка к 1,7’1011ъ Полагая, что последний миллиард лет эта продукция была близка к современной, можно рассчитать ее суммарное количество: 1,7-10и • Ю9 — 1,7'Ю20т, т.е. почти на порядок больше массы земной коры. Согласно Н.М. Черновой, если бы можно было собрать всю биомассу, произведенную на Земле за последние 600 млн лег, го она покрыла бы Землю слоем в сотни километров.
По мнению В.И. Вернадского, вышеуказанная «пленка жизни» длительное время является главной геологической силой, придающей современный облик трем оболочкам Земли: литосфере, гидросфере и атмосфере. Развитие и характер этих оболочек определяется уже не ; астрономическими, а биогенными причинами. Исключение состав-; ляют лишь проявления вулканической деятельности, которые порож-1 дены глубинными геофизическими слоями Земли.	;
§ 6.	Структура и основные циклы биохимических круговоротов
Общие понятия. Так как Земля есть конечное физическое тело, то любые химические элементы (в чистом виде или в виде соединений) также физически конечны. За миллионы лет их ассимиляции фотосинтетиками, т.е. превращения в более сложные вещества, они должны, казалось бы, быть давно исчерпанными, полностью связанными в мертвой органике, превратиться в косную материю. Однако этого не происходит.
Чтобы биосфера продолжала существовать и на Земле не прекращалось развитие жизни, должны происходить непрерывные химические превращения ес живого вещества. Иными словами, вещества после использования одними организмами должны переходить в усвояемую для других организмов форму. Такая циклическая миграция веществ п химических элементов может осуществляться только при определенных затратах энергии, источником которой является Солнце. Академик В.Р. Вильямс указывал, что единственный способ придать чему-то конечному свойства бесконечного — это заставить конечное вращаться по замкнутой кривой, т.е. вовлечь его в круговорот.
Из-за геологических изменений лика Земли часть вещества биосферы может исключаться из этого круговорота. Например, такие биогенные осадки, как каменный уголь, нефть на многие тысячелетия консервируются в толще земной коры, но .в принципе не исключено их повторное включение в биосферный круговорот.
Круговорот веществ — это многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере, литосфере, в том числе и тех их слоях, которые входят в биосферу планеты. При этом выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биогенный и биохимический).
Большой круговорот длится сотни миллионов лет. Горные породы подвергаются разрушению, выветриванию, а продукты выветривания, в том числе растворимые в воде питательные вещества, сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами. Крупные, но медленно протекающие геотектонические изменения (опускание материков и поднятие морского дна, перемещение морей и океанов) приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс повторяется. Границы геологического круговорота значительно шире границ биосферы, его амплитуда захватывает слои земной коры далеко
за пределами биосферы. И, самое главное, — в процессах указанного круговорота живые организмы играют второстепенную роль.
Напротив, биологический круговорот вещества проходит в границах обитаемой биосферы и воплощает в себе уникальные свойства живого вещества планеты. Будучи частью большого, малый круговорот осуществляется на уровне биогеоценоза, он заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и жизненные процессы как их самих, так и организмов-консументов. Продукты разложения ортанического вещества почвенной микрофлорой и мезофауной (бактерии, грибы, моллюски, черви, насекомые, простейшие и др.) вновь разлагаются до минеральных компонентов, опять-таки доступных растениям и поэтому вновь вовлекаемых ими в поток вещества.
Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием энергии Солнца и химических реакций называется биогеохимическим циклом. Его часто называют большим биосферным кругом, имея в виду безостановочный планетарный процесс перераспределения вещества, энергии и информации, многократно входящих в непрерывно обновляющиеся экологические системы биосферы.
Биогеохимические круговороты в биосфере подразделяют на: 1) 1фу-говороты газового типа с резервным фондом веществ в атмосфере или гидросфере (азота, кислорода, диоксида углерода, водяных паров) и 2) круговороты осадочного типа с менее обширными резервуарами в земной коре (фосфора, кальция, железа).
Круговорот воды. Постоянный перенос воды происходит с одного места в другое в масштабе всей планеты, главным образом между океаном и сушей. Он осуществляется в основном непосредственно за счет энергии Солнца, однако живые организмы оказывают на него важное регулирующее воздействие. В процессе переноса воды часто происходит изменение агрегатного состояния последней (превращение жидкой воды в твердую, парообразную, и наоборот), что позволяет поддерживать равновесие между суммарным испарением и выпадением осадков на планете.
Испаряясь, вода с содержащимися в ней некоторыми веществами воздушными течениями переносится на десятки, сотни и тысячи ки-t лометров. Выпадая в виде осадков, она способствует разрушению-горных пород, делает их минералы доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой, после чего ухо-л дит вместе с растворенными частицами в океаны и моря. Подсчита-'
нОч что с поверхности Земли только за 1 минуту испаряется около одною миллиарда тонн воды и столько же выпадает обратно в виде осадков.
Общий объем воды, поступающей из атмосферы на поверхность Зем- ' ли, составляет за год около 500 тыс. км3 и таково же кошгчество испаряющейся воды. При этом на континентах выпадает ia год 109 тыс. км3, а испаряется 72 тыс. км3. Разница в 37 тыс. км3 и есть значение полного поверхностного речного стока. С поверхности Мирового океана испаряется воды больше (448 тыс. км3), чем выпадает осадков (441 тыс. км3). Разиина восполняется стоком речных вод. «Лишняя» испарившаяся вода переносится с атмосферными потоками, выпадает в виде осадков над сущей и поступает обратно в океаны с поверхностным стоком и через грунтовые воды.
Вода, доступная для наземных организмов, составляет всего около сотой доли процента от ее общего количества, в то время как вода океанов могла бы покрыть всю планету слоем в 2700 м, вода рек и озер — в 6,4 м, вода атмосферного пара — в 3 см. Всей воды, содержащейся в телах живых организмов, хватило бы лишь на то, чтобы покрыть Землю слоем в 1 мм. Тем не менее количество воды, входящее в годовую продукцию фотосинтезирущих организмов, составляет, но данным академика А.П. Виноградова, более 830 млрд т. При этом лишь малая часть воды, проходящей через тела растений, разлагается в результате фотолиза на кислород, выделяемый в атмосферу, и водород, включаемый в состав органических веществ. Существенно больше растения расходуют на транспирапию, поглощая воду из почвы и испаряя в атмосферу надземными частями, прежде всего листьями.
Циркуляция воды между Мировым океаном и сущей — важнейшее звено в поддержании жизни земных организмов и основное условие взаимодействия растений и животных с неживой материей. Одновременно вода в геологическом круговороте — величайшая трансформирующая сила, которая способствует постепенному разрушению литосферы, переносу ее составных частей в глубины морей и океанов.
Круговорот углерода гораздо в большей степени, чем круговорот воды, зависит от деятельности живых организмов. Диоксид углерода атмосферы ассимилируется наземными растениями в ходе фотосинтеза и включается в состав органических веществ (рис. 5.3). В процессе дыхания Растений, животных и микроорганизмов углерод, содержащийся в организме, вновь переходит в атмосферу в виде СО2. Эти два процесса полностью уравновешены: лишь около 1% углерода, усвоенного растениями, откладывается в виде торфа и удаляется из круговорота.
Удивительный факт: йсего за 7—8 лет живые организмы пропускает через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере. Под
считано, что все зеленые растения Земли ежегодно извлекают из атмосферы до 300 млрд г диоксида углерода (86 млрд т углерода). При этом годичный круговоро! массы углерода на суше определяется как массой составляющих его звеньев биосферы, так и количеством углерода, захватываемого каждым звеном. Согласно А.М. Алнатьеву (1983 г.): суммарный захват в результате фотосинтеза — 60-109 т; возврат от дыхания в процессе разложения органического вещества — 48109т; поступление в гумосферу и консервация в многолетних фитоненозах — 10*109 т; захоронение в осадочной толще литосферы, включая реакции диоксида углерода с горными породами — 1109 т; поступление от сжигания топлива — около 5109 т.
Намного большее количество углерода, чем в атмосфере, содержится в растворенном виде в морях и океанах (в виде СО2 угольной кислоты Н2СО3 и ее ионов). Этот углерод также доступен для усвоения живыми, организмами и расходуется как в процессе фотосинтеза, так и на образование скелетов организмов, включающих карбонат кальция. Благодаря различным биологическим и химическим процессам между океанами и атмосферой идет интенсивный обмен углеродом, причем заметное количество его (3 млрд т) ежегодно выводится из круговорота и осаждается в виде малорастворимых карбонатов (солей угольной кислоты) в океанах.
Суммарное количество диоксида углерода в атмосфере планеты составляет не менее 2,3-1012 т, в то время как содержание его в Мировом океане оценивается в 1,31014 т. В литосфере в связанном состоянии находится 2-Ю17 т диоксида углерода. Значительное количество диоксида углерода содержится и в живом веществе биосферы (около 1,5-1012 т, т.е. почти столько, сколько во всей атмосфере). Диоксид углерода атмосферы и гидросферы обменивается и обновляется жи- ; выми организмами за 395 лет.
Круговорот азота. Хотя атмосфера содержит огромный запас азо-та (3,81015 т), Мировой океан — 2-1013 т, однако атмосферный азот в • форме N2 не может быть напрямую использован большинством жи-"| вых организмов.	1
При осуществлении круговорота соединений азота главную роль i играют микроорганизмы: азотфиксаторы, нитрификаторы, денитри- : фикаторы, которые способствуют биологической фиксации азота воз-  духа, т.е. переводят его в усвояемую для живых организмов форму. Азотфиксирующие организмы суши ежегодно улавливают около ; 4,4-Ю10 т азота, а в водной среде ежегодная биологическая фиксация его составляет 1,0-1015 т. В то же время содержание азота в наземных организмах составляет 1,221010 т, а в донных организмах — всего j 0,025-1010 т (в 50 раз меньше). В целом в биосфере ежегодная фикса-ция азота из воздуха составляет в среднем 140—700 мг/м2. В основ- |
Рис. 5.3. Круговорот углерода
ном это биологическая фиксация и лишь небольшое количество азота (в умеренных областях не более 35 мг/м2) фиксируется в результате электрических разрядов и фотохимических процессов.
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 азота в большинстве сообществ замкнутый, лишь небольшие количества этого элемента выносятся из наземных сообществ со стоком. Однако в масштабах всей биосферы реки выносят в океан около 30 млн т азота в год.
Круговорот кислорода является планетарным процессом, связывающим атмосферу и гидросферу с темной корой. Основными узловыми звеньями его являются: обраювание 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 тысячи 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 300-Ю9 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 1,2-10ь т; подсчитано, что такое количество фотосинтезирующие организмы могли бы выработать за 4 тыс. лет. В океане содержание свободного кислорода намного меньше: от 2,7 до 10,9-1012 т (согласно А. Д. Добровольскому, 1980 г.).
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 биологическим . 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.
Правомочен и другой вопрос: почему энергия течет в одном направлении, а вещество «вращается» на месте, ведь известно, что материя неотделима от энергии? Это кажущееся противоречие объясняется тем, что в определении «неотделимость» материя понимается в самом широком, философском смысле слова. Солнечная энергия приходит на Землю как бы в безвещественном виде, хотя в общем смысле она материальна (Солнце, излучая энергию, теряет многие з миллиарды тонн своей массы). Попав на планету и приведя в движе--
ние. образно говоря, «жернова биосферы», энергия как бы стекает с них в форме теплового излучения. При этом тепло — непревратимая далее энергия — переходит с вовлеченного в круговорот вещества в окружающую среду и навсегда покидает живую оболочку планеты.
§ 7.	Динамика биосферы
Этот термин означает систему закономерных изменений состояния среды обитания живых организмов и соответственно состояния самих этих организмов, а также непрерывных нарушений последнего.
Как известно, к границам биосферы подходят различные виды космических, и прежде всего солнечных, потоков вещества и энергии (видимый свет, тепловые инфракрасные лучи, ультрафиолетовое и радиоактивное излучение, а также коротковолновое и рентгеновское излучение); бульшая их часть задерживается в высоких слоях атмосферы и на границе ее с космическим пространством. При этом первопричиной динамики биосферы является поток поступающей на Землю солнечной энергии. Проходя через атмосферу и попутно взаимодействуя с ней, он определяет совокупность климатических процессов. Конкретные состояния последних в каждом месте в каждый момент времени называют погодой.
Именно постоянные изменения погодных условий служат главной причиной разнообразных колебательных изменений в природе биосферы. Как известно, атмосфера нагревается неравномерно, что в свою очередь заставляет воздух постоянно перемешиваться; при этом неоднородность земной поверхности весьма осложняет указанное перемешивание. При этом необходимо учитывать и воздействие материков и океанов. Так, материки усиливают температурные контрасты. зимой вблизи полюсов они сильнее охлаждаются, а летом в тропиках сильнее прогреваются. Напротив, океаны эти контрасты ослабляют.
Над материками и океанами циркуляция атмосферы протекает в основном в форме перемещения воздушных масс. Последние представляют собой объемы тропосферного воздуха; они соизмеримы по площадям с материками и океанами и характеризуются сравнительно однородными внутренними свойствами (температурой, влажностью и запыленностью), которые, тем не менее, отличаются от других воздушных масс. Такие свойства воздушные массы приобретают, когда находятся над поверхностью очагов их формирования: северной или тропической Атлантикой, Арктическим морским бассейном, пустынями, умеренными широтами Евразии и т.д. Отметим, что распределение природно-климатических зон на поверхности суши в существен
ной степени определяется путями движениями воздушных масс и скоростью их трансформации. В результате зона смешанных и широколиственных лесов Европы есть следствие наиболее мощных воздействий атлантического воздуха, а пустыни — порождение очага формирования континентального тропического воздуха, и т.д.
Воздушные потоки в жизни биосферы играют большую роль. Благодаря им доставляются сотни миллиардов тонн воды из океанов, которые далее увлажняют сушу, они же приносят почти весь необходимый для жизненных процессов йод. Однако в результате воздействия многих факторов траектории воздушных потоков периодически отклоняются от средних положений. Из-за этого в различных местах земли наступают заморозки или оттепели, засухи или дожди, стихийные бедствия или, напротив, периоды устойчивости природных факторов.
Обязателен учет роли геологических факторов, которые преломляют и конкретизируют влияние изменений погодных процессов на природу. В частности, действие заморозков ослабевает в положительных и усиливается в отрицательных формах-рельефа, засуха сильнее проявляется не только на южных, но и на глинистых склонах. Наконец, при прогнозировании последствий изменения погоды нельзя не учитывать роль почвенного покрова и, прежде всего его замедленную реакцию на изменения погодных условий. Она в свою очередь тормозит реакцию растительности на изменения последних, что определенным образом стабилизирует состояние всего живого покрова. Ука- .; занное явление торможения проявляется, в частности, в том, что з атмосферная засуха может быть весьма сильной, но в почве, тем не ; менее, имеются запасы влаги, которые остались в ней от предыдущих лет. Поэтому дефицит влаги проявляется не так остро.	|
Вышеизложенное следует увязывать с тем, что скорость реакции | различных видов живых существ на изменение погоды (при наличии з взаимосвязи межпу ними) обусловливает непрямолинейность влия- ; ния погодных условий на экологические системы. Поэтому биоти- J ческие факторы служат одновременно источником как автоколеба- | ний ценозов, так и их стабилизации.	-1
Огромную роль в динамике биосферы играют геокосмические рит- “ мы; их значение было показано А.Л. Чижевским. Очевидно, что вся- | кое количественное или качественное изменение в притоке космичес- ; кой энергии сказывается на состоянии исключительно чувствительных ' передающих систем (атмосферы, гидросферы и педосферы), а затем и .?* на существующей за счет энергии Космоса биосфере. В частности, • была установлена связь колебаний численности видов живых существ, урожаев, динамики заболеваемости населения с солнечными процес-сами. Однако следует иметь в виду, что космические ритмы очень j
разнообразны. Так, наряду с хорошо изученными 11,5-летними солнечным11 циклами существует множество других — от одномесячных лун-ных :Е0 длящихся миллиарды лет галактических ритмов. Налах аясь друг на друга. эти Ритмы оказывают сложные интегральные воздействия на живые организмы, характер которых до сих пор до конца не ясен.
Ныне, на динамику биосферы огромное влияние оказывает человеческая деятельность. При этом, она, согласно IO.Н. Куражковскому, в отличие от естественных экологических факторов, обусловливает не колебательные, а преимущественно поступательные изменения природы. Так, развитие водного транспорта влечет за собой создание каналов, соединяющих различные речные системы, и, соответственно, развитие обменов элементами флоры и фауны между водными бассейнами. Что касается колебательных явлений в природе, связанных с человеческой деятельностью, то они весьма редки. Это либо ритмические, часто многолетние процессы смены культурных растений в севообороте, либо аномальные явления.
§ 8.	Причины устойчивости биосферы
Уникальность нашей планеты состоит в том, что на ней есть жизнь, которая пронизывает не только водную и воздушную сферы, но и часть земной толщи. Что же позволяет жизни во всех ее формах и проявлениях быть достаточно устойчивой во времени и пространстве? В попытке ответить на этот весьма сложный вопрос следует учесть, что жизнь в значительно большей степени есть явление космическое, нежели земное. Результаты исследований последних лет показывают, что строение, эволюция биосферы, как и устойчивость последней, предопределены начальными условиями, которые существовали до современного состояния Вселенной, и самим происхождением Космоса.
Магнитное поле Земли. Подсчитано, что каждую секунду на площадку в 1 м2 через границу атмосферы из Космоса в направлении земной поверхности влетают более 10 тысяч заряженных частиц со скоростями, близкими к световой. Характеризуясь, огромкой*энергией, космическое излучение способно за относительно короткий срок разложить на ионы и электроны весь воздух атмосферы, а следовательно, уничтожить жизнь на планете. Однако этого, к счастью, не происходит. Дело в том, что Земля представляет собой своеобразный магнит, его силовые линии окружают земной шар и образуют вокруг нею магнитосферу, которая защищает живые организмы от солнечного ветра. Однако некоторые частицы солнечной плазмы с высокой энергией могут проникать сквозь радиационные пояса и даже достигать биосферы.
Итак, магнитное поле есть важнейший защитник жизни на Земле, без которого она не смогла бы зародиться в прошлом, нс смогла бы сохраниться в настоящем. Но наряду с этим есть и другие факторы стабильности, порожденные самим живым веществом биосферы
Озоновый слой биосферы. Важнейшим фактором возникновения и развития биосферы стало создание автотрофными организмами кислородной среды на стыке трех оболочек Земли: литосферы, гидросферы и атмосферы. С появлением такого химического активного элемента, как кислород в свободном, т.е. молекулярном состоянии, существенно изменились процессы минералообразования в поверхностных слоях геологической оболочки планеты, а следовательно, резко изменились и все химические факторы существования живого вещества. С другой стороны, наполнение атмосферы кислородом способствовало и появлению в ней озона.
Образование озона в стратосфере связано с реакцией фотодиссоциации поступающего туда молекулярного кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца с длиной волны менее 200 нм:
Ог- ht> >0 + 0
Взаимодействие образовавшегося атомарного кислорода с молекулой последнего (в присутствии третьих частиц — катализатора) ведет к образованию озона:
О + О2 + М -> О3 + М.
Основное количество озона сосредоточено в стратосфере на высотах 15—25 км (верхняя граница его распространения — до 45 км), где он образует озоновый слой или озоносферу. Основная масса озона образуется в экваториальной зоне и распространяется затем атмосферными движениями к полюсам непосредственно. У поверхности Земли озон появляется только во время грозовых разрядов.
В разных широтных зонах Земли слой озонного максимума располагается на разных уровнях: в полярных районах на высоте около 20 км, в тропиках — 25—26 км, а в умеренных широтах — между этими уровнями. Общее количество озона оценивается в 3,3 млрд т, 85—90% его находится в стратосфере, а остальное — в тропосфере.
Расчеты показали, что если все содержащиеся в атмосфере молекулы озона равномерно распределить над поверхностью Земли, то толщина образовавшейся оболочки составит лишь около 3 мм для среднегодовых среднеглобальных условий (т.е. при температуре У поверхности Земли 15 °C и давлении 1 атм.). Для сравнения: толщина слоя, образованного всеми газами земной атмосферы при тех же условиях, составит примерно 8 км.
Несмотря на крайне низкое количественное содержание, этот газ иМ6л и продолжает иметь неоценимое эколого-биологическое значение, так как слой озона практически полностью поглощает поток коротковолновых УФ-лучей Солнца с длиной волны 200—280 нм и около 90% ультрафиолетового излучения с длиной волны 280—320 нм. Таким образом, озоновый слой является охранным шитом от жесткого, короче 280 нм, УФ-излучения, крайне опасного для всего живого на планете. При этом наблюдения и расчеты ученых выявили, что если общее содержание озона сократится всего лишь на 10—20%, то на каждый процент такого сокращения придется приблизительно 2%-ное увеличение потока в вышеуказанной полосе УФ-излучсния.
Возникновение озонового экрана, отгородившего поверхность Земли от пронизывающей космическое пространство химически активной радиации, резко изменило ход эволюции живого вещества. В условиях протобиосферы (первичной биосферы) мутагенез имел весьма напряженный характер: бурно возникали и многообразно изменялись все новые формы живого вещества, происходило быстрое накопление генофондов. Под озоновым щитом мутагенез и генообразование существенно ослабли, началась относительно спокойная эволюционная реализация достигнутого, отбор лучших генетических комбинаций, время от времени дополнявшихся мутациями, чаще всего ограниченными. Образно говоря (по Ю.Н. Куражковскому), время протобиосферы — это эра созидания жизни, созидания, сопровождавшегося отбраковкой, уничтожением колоссального числа эволюционных, часто неудачных проб природы. Время биосферы — это время сохранения и совершенствования лучшего из достигнутого, в чем и сыграл огромную роль порожденный живым веществом планеты озон.
Добавим, что от поглощения озоном ультрафиолетовой солнечной радиации во многом зависит и температура атмосферы: стратосферный, воздух нагревается на несколько десятков градусов, при этом максимальный нагрев приходится на слой 40—45 км в высоких широтах весной и летом. Кроме того, озон интенсивно поглотает инфракрасную (тепловую) радиацию, причем особо в середине «окна прозрачности» (8—13 мкм), в котором «не срабатывает» водяной пар — основной атмосферный поглотитель и излучатель. Поэтому вертикальное распределение температуры атмосферы, а значит, ее радиационный режим и Циркуляция прямо зависят от поведения атмосферного озона. Сам же о’юн, вследствие указанной способности поглотать ИК-излучение, относят к так называемым парниковым газам, способствующим потеплению в тропосфере.
Наконец, укажем также, что благодаря наличию кислорода в атмосфере сгорает (окисляется) огромное, исчисляемое миллионами тонн количество космического вещества (метеориты, кометы, и т.п.), при-
142 > шедшего из Космоса. В противном случае постоянная бомбардировка J поверхности планеты создала бы для живых организмов, в том числе и  человека, множество проблем. Уместно вспомнить поверхность безат-мосферной Луны, покрытую оспинами малых и больших кратеров. 4
Высокое разнообразие организмов в биосфере. Она рассматривает- J ся как огромная, чрезвычайно сложная экосистема, работающая в 1 стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляю- ] ших ее частей и процессов. Так, климат определяет общий характер • выветривания земной коры, формирования рельефа и почвообразо- -вания, типы растительного покрова и животного населения. Геологические условия (включая и гидрогеологические) конкретизируют характер всех перечисленных выше явлений. Почвы непосредственно : и сильно воздействуют на растительность и почвенную фауну, кос- 1 венно (через растительность) — на других животных. Растения уча- > ствуют, в свою очередь, в почвообразовании, изменяют микрокли- ? мат, но также существенно влияют друг на друга и на условия существования животных. Последние' незначительно воздействуют на •' микрорельеф, влияют на некоторые стороны почвообразования (кроты, дождевые черви), определяют возможность существования тех 'J растений, у которых они опыляют цветы или разносят плоды, одновременно сильно влияют друг на друга. Иными словами, в биосфере < все связано со всем и все нужны всем.	j
Стабильность биосферы в значительной степени основывается на i высоком видовом разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределения энергии, на теснейшем переплете- . нии и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласованности циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей.
Как показывают исследования ученых, по крайней мере последние •/ 600 млн лет, начиная с кембрия, характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся. Протекали фундаментальные геохи- ’ мические процессы, характерные и для современной эпохи: накопле-  ние кислорода, связывание инертного азота, осаждение калышя, об-  разование кремнистых сланцев, отложение железных и марганцевых руд и сульфидных минералов, накопление фосфора и т.д. Менялись лишь скорости этих процессов. По-видимому, не менялся существенно и общий поток атомов, вовлекаемых в живые организмы. Есть ос- j нование считать, что масса живого вещества оставалась приблизитель- ; но постоянной начиная с карбона, т.е. биосфера с тех пор поддержи* ' вает себя в определенном режиме круговоротов.
Редуцентное звено биосферы. Помимо рассмотренных есть мало-сметные или даже невидимые хранители жизни. Ткани и органы отмерших растений и животных под воздействием специфических орга-низмов-редупентов подвергаются деструкции, т.е. распадаются. Вещества, которые входили в их состав, вновь становятся доступными для повторного усвоения.
Существуют три основных пуги возвращения питательных веществ в новые циклы поглощения. Первый соответствует пищевой цепи пастбищного типа, второй путь характерен для степей, лесов умеренной зоны и других сообществ, в которых основной поток энергии идет через детритную пищевую цепь. Третий путь — прямая передача питательных веществ от растения к растению так называемыми симбиотическими организмами.
Подчеркнем: важнейшим свойством любой экосистемы, а следовательно, и экосистемы высшего уровня, т.е. биосферы, является участие ее живых компонентов в разложении остатков растительной биомассы. Их разложение и последующая минерализация (превращение в относительно простые неорганические вещества) — необходимые условия нормального хода биопродукционного процесса. В результате высвобождаются химические элементы, которые были связаны в растительной органике, благодаря чему они вновь вовлекаются в круговорот веществ, предотвращая истощение ресурсов питания растений, а подчас и способствуя их восстановлению.
Следует отметить, что разложение (деструкция) является процессом, в котором участвует вся биота совместно с абиотическими факторами, он протекает благодаря взаимосвязи и взаимозависимости всех звеньев пищевой цепи. При этом между ними, от первого к последнему звену цепи, происходит передача вещества и энергии. Без этого, крайне необходимого для функционирования живых систем процесса все питательные вещества оказались бы связанными в мертвых телах, и дальнейшее развитие живых существ было бы невозможно. Достаточно сказать, что более 90% энергетических запасов веществ, которые содержатся в телах растений и животных, потребляются после их отмирания. Так, останки животных поедаются жи-вотными-некрофагами (мухами, жуками, некоторыми птицами и млекопитающими). Однако ни один вид сапротрофов (поедателей мертвой биомассы) не способен осуществлять полное и окончательное Разложение мертвого тела.
В процессе разложения участвуют (одновременно или поочеред-Но) многочисленные беспозвоночные животные, грибы, бактерии, которые составляют вместе редуцентное звено глобальной экосистемы. В частности, грибы осуществляют деструкцию клеточных оболочек растений; мелкие животные измельчают и при этом частично разрушают растительные и животные остатки. Окончательное разложе
ние до исходных веществ (воды, диоксида углерода и др.) преимущественно осуществляют редуценты — бактерии. При этом жизнедеятельность всех организмов, которые входят в редуцснтное звено, осуществляется благодаря использованию энергии тех веществ, которые ранее не смогли усвоить консументы — фитофаги и зоофаги.
Рассмотрим подробнее процессы, протекающие при попадании мертвого органического вещества в почву. Все разновидности последнего подвергаются в ней биологическому разложению и окислению — гумификации, и, в конце концов, превращаются в довольно стабильную субстанцию почвы — гумус. Таким образом, образование гумуса, обеспечивающего плодородие почв, есть следствие биохимических ферментативных процессов, которые осуществляются обитателями почвы. Любопытно, что наибольшей биомассой среди животных организмов биосферы обладают обитатели почвы. Если предположить (К.М. Ситник и др., 1987 г.), что в среднем биомасса почвенной фауны составляет 0,3 т/га, то на площади 80 млн км2 почвенного покрова планеты (без пустынь) суммарная биомасса почвенных животных всего земного шара составит 2,4 млрд т.
Численность и масса деструкторов может достигать и более значительных величин (табл. 5.4).
Таблица 5.4
Численность и масса организмов-деструкторов (Н.С. Архангельский, 1971 г.)
Группа организмов	Количество (млн) в 1 г почвы	Масса, т/га
Бактерии	600	10
Микроскопические грибы	0,4	10
Водоросли	0,1	0,1
Простейшие (в 1 мл воды)	1,5	0,37
Во многих почвах распространены дождевые черви, количество которых может достигать под пашнями 250 тыс, а под сенокосом 2— 5,6 млн штук/га при массе соответственно 50—140 и 2 тыс кг. Черви ежегодно пропускают через свой пищеварительный тракт до 85 т/га органического вещества, которое в переработанном виде служит исходным продуктом для образования гумуса.
Вышеуказанные примеры говорят о той громадной, хотя и незаметной для человека деятельности, которую осуществляют живые организмы-деструкторы. Ученые подсчитали: при потере биосферой только микроорганизмов-деструкторов, всего за 10 лет на Земле скопилось бы такое количество отбросов, при котором жизнь стала бы невозможной.
Итак, биосфера теснейшим образом связана с Космосом. Потоки космической энергии создают на Земле условия, обеспечивающие жизнь.
При этом находящиеся за пределами биосферы магнитное поле Земли, возникшее задолго до появления жидаи, а также озоновый экран, являющийся порождением живого вещества планеты, защищают жизнь на ней от i-убительного космического излучения и интенсивной солнечной радиации. С другой стороны, находясь, образно говоря, между молотом и наковальней (снаружи — враждебный Космос, внутри Земли — огромное раскаленное ядро), жизнь активно ищет пути поддержания своего существования и развития. Отсюда следует вывод, что стабильное состояние биосферы обусловлено в первую очередь деятельностью самого живого вещества, обеспечивающей определенную скорость фиксапии солнечной энергии и биогенной миграции атомов. Жизнь на планете Земля сама, стабилизирует и, согласно В.И. Вернадскому, «как бы само создает себе область жизни». Это закладывает основу для длительного ее развития.
Здесь уместно привести принцип Ле Шателье—Брауна: при внешнем воздействии, выводящем экологическую систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.
Однако стабильность биосферы имеет определенные пределы и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными, последствиями. На это, в частности, указывает правило одного процента-. изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит последнюю из состояния гомеостаза (равновесия). Данное правило подтверждается исследованиями в области глобальной климатологии и других геофизических, а также биофизических процессов. Так, все крупные природные явления на поверхности Земли (извержения вулканов, мощные циклоны, процесс глобального фотосинтеза и т.п.), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1% энергии солнечного излучения, попадающего на поверхность Земли. Переход энергетики процесса за это значение обычно приводит к резким аномалиям — климатическим отклонениям, переменам в характере растительности, крупным лесным и степным пожарам.
Все это следует учитывать при планировании отдельных видов хозяйственной деятельности глобального масштаба. То же самое, очевидно, относится и к военным конфликтам с применением оружия массового поражения.
Вопросы для самоконтроля
1.	Что такое биосфера и чем она отличается от других оболочек планеты?
2.	Выберите правильный, на ваш взгляд, ответ: живое отличается °т неживого: а) составом неорганических соединений; б) наличием катализаторов — ускорителей реакции; в) взаимодействием молекул друг с
другом; г) обменными процессами, обеспечивающими постоянство струкгурно-функпиональной организации системы.
3.	Русский ученый К.А. Тимирязев, который изучал процесс фотосинтеза растений, указывал, что они выполняют космическую роль на Земле. Подтвердите его точку зрения.
4.	Почему человечество не может ограничиться использованием только солнечной энергии — чистой и практически вечной?
5.	Какие из приведенных ниже утверждений истинные: а) газовая функция живого вещества проявляется в «захвате» живым веществом химических элементов (водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, калия и др.) и накоплении отдельными видами йода, радия и пр.; б) основу биологического круговорота, обеспечивающего жизнь на Земле, составляют: энергия Солнца и хлорофилл зеленыхрастений; в) инфракрасные лучи солнечного излучения являются губительными для всего живого; г) биологическое разнообразие любой экосистемы и, прежде всего глобтльной — биосферы, — зависит от времени и продолжгггельности ее существования, особенностей ее состава и благоприятных условий среды; д) наибольшая концентрация живой массы в биосфере наблюдается у поверхности суши и океана, у границ соприкосновения литосферы и атмосферы, гидросферы и литосферы, гидросферы и атмосферы; с) первичным источником энергии в водном биогеоценозе, как и в большинстве экологических систем, служит солнечный свет.
а	б	в	г	д	е
нет	да	нет	да	да	да
б.	Докажите правомерность следующих утверждений:
а) количество вещества, вовлекаемого в биосферные процессы остается постоянным на протяжении длительных отрезков времени; б) совершается многократный круговорот веществ, входящих в состав живых организмов.
7.	Для биогеохимического круговорота не .характерны: а) высвобождение биогенных элементов врезультате минерализации отмершей биомассы; б) миграция элементов по пищевой цепи с неограниченным числом трофических уровней; в) накопление химических элементов в организмах; г) перемещение некоторых элементов питания из организмов в литосферу.
8.	Какие этапы круговорота азота могут осуществляться без участия живых организмов, а какие нет?
9.	Сформулируйте условия, поддерживающие или снижающие биологическое разнообразие, которое является основным фактором устойчивости биосферы.
10.	Верно ли утверждение, что живое вещество устойчиво только в живых организмах и что оно стремится заполнить собой все возможное пространство ?
11.	Чем обусловлена целостность биосферы? Сформулируйте и поясните закон целостности биосферы.
раздел II. Антропогенное воздействие на биоссреру и его последствия
Глава 6. Место человечества в биосфере
§1	. Особенности популяции человека
Человек есть продукт сложнейших эволюционных процессов, которые протекали в течение сотен миллионов лет. Являясь вершиной развития материи, современный человек сложился как биопсихосоци-альное существо, жизнедеятельность которого может бьггь охарактеризована биологическими, психическими и социальными показателями. Биологические выражаются в различных функциях организма человека, его непосредственных связях с окружающей природной средой, без которых он просто не может существовать физически. Под психическими следует понимать внутренний духовный мир человека и его проявления, а под социальными — «встроенность» человека в сложившиеся отношения в коллективе, в сообществе людей.
Неотделимость человека от биосферы. С позиции экологии человечество — общемировая популяция биологического вида, неотъемлемая составная часть экосистемы Земли. Будучи одним из 3 млн известных ныне биологических видов, человек получил свое место в системе животного царства: класс млекопитающих, отряд приматов, семейство гоминид, род — человек.
Как биологическому виду, человеку присущ обмен веществ с Окружающей его средой, определяющей условия существования любого существа. Организм человека во многом связан с остальными живыми компонентами биосферы — растениями, насекомыми, микроорганизмами и т.д. -
Человек входит в биотический компонент биосферы, где он связан пищевыми пенями с продуцентами, является консументом первого и второго (иногда третьего) порядка, гетеротрофом, пользуется готовым органическим веществом и биогенными элементами, включен в круговорот веществ биосферы и подчиняется закону физико-химического единства вещества В. И. Вернадского — живое вещество Физико-химически едино.
Функционирование организма человека возможно только в более или менее определенных, нешироких пределах изменений состава и
давления атмосферного воздуха, температуры, питания и других непосредственно воздействующих на человека экологических факторов. Так, ширина юны температурного благополучия не превышает 14 (примерно от 20 до 34 °C). Конечно, люди могут существовать и в гораздо более широком диапазоне температур окружающей среды, достигающем 50—70 °C и даже больше. Но жизнь ia пределами экологического оптимума возможна лишь в течение короткого времени. Таким образом, закон оптимума применим и к виду Homo sapiens (человеку разумному). При этом укажем, что функции технических средств, позволяющих существовать человеку в необычных, экстре
мальных условиях, заключаются в сохранении нормальный показате-


лей непосредственно его окружающей среды (внутри одежды, ска-
фандра, помещения).
В целях обеспечения биологической жизнедеятельности и существования человеку абсолютно необходим непрерывный приток атмосферного кислорода, питьевой воды, пищи. Подобно животным, его организм подчинен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивность сол
нечного излучения и т.д.
Отражением биологической природы человека (как и всего живого) является стремление сохранить свою жизнь всеми доступными средствами, в том числе и посредством использования природных факторов, продолжить ее через размножение, обеспечить максимум безопасности жизнедеятельности. Естественно, что, для достижения указанных целей необходимы постоянные взаимодействия человека со средой обитания.
Во взаимоотношениях с окружающей средой человеческая популяция чисто биологически проявляет определенную норму реакции, т.е. предсказуемое изменение состояния организма при определенном уровне внешнего воздействия. Норму реакции человека, в свою очередь, определяет генотип, который представляет собой наследственную программу развития.
Многообразные взаимодействия генотипа индивида со средой формирует его фенотип — совокупность признаков (в т.ч. внешних) и свойств организма, которые есть следствие указанных взаимодействий.
Все разнообразие людей на Земле является прямым следствием присущих им генетических и средовых различий. Поэтому говорят о наличии адаптивного типа человека, подразумевая под этим группы людей, которым присущи характерные особенности внешнего облика в результате прямого приспособления к условиям местности, где они проживают. Примером этого могут быть расы людей: европеоидная, негроидная, австралоидная и монголоидная.
Приведенные некоторые факты влияния условий среды обитания на организм человека можно дополнить и более свежими примерами-, например акселерацией — массовым увеличением среднего роста людей, возникшим после окончания второй мировой войны, причем в самых различных регионах планеты. Как считают ученые, указанное явление обусловлено прежде всего улучшением качества питания в результате усиления торгового обмена, перевозок продовольствия из одних районов в другие. Помимо акселерации приспособление человеческого организма к изменениям темпов и характера развития со-пиальных процессов находит свое подтверждение в ретардации (замедлении процессов старения) и пролонгации (расширении репродуктивного периода развития человека).
Таким образом, экологическое сходство человеческой популяции с популяциями всех других биологических видов заключается в том, что человечеству присущи та же генетическая цель (продолжение рода) и весь спектр экологических связей, которые выявлены в природных популяциях. Это обусловлено его биологическим происхождением, принадлежностью к миру живой природы, в котором действуют биологические законы. Следовательно, человек как вид неотделим от биосферы. «Человек, как и все живое, может мыслить и действовать в планетарном аспекте только в области жизни — в биосфере, в определенной земной оболочке, с которой он неразрывно связан, и уйти из которой он не может. Его существование есть ее функция» (В.И. Вернадский).
Экологические отличия человечества от популяций иных видов, даже наиболее близких (например, человекообразных обезьян), проявляются в степени развитости упомянутых экологических связей и в особенностях их реализации. Так, при рассмотрении связи общества с природой необходимо особо выделить трудовую деятельность человека. Без последней вообще не существует общественная жизнь, благодаря ей возник сам человек как общественное и мыслящее существо, но в то же время возникла и обострилась проблема охраны окружающей среды. Впервые на роль труда как решающего фактора в истории становления человека указал Ф. Энгельс. Труд, по Ф. Энгельсу, «...первое основное условие всей человеческой жизни, и притом в такой степени, что мы в известном смысле должны сказать: труд создал самого человека... Животное только пользуется внешней природой и производит в ней изменения просто в силу своего присутствия; человек же вносимыми им изменениями заставляет ее служить своим целям, господствует над ней...». Отметим также только человечеству присущую принципиально новую форму внутрипопуляцион-ных коммуникативных связей — членораздельную речь и сопутствующее ей образное, абстрактное (понятийное) мышление. Главное пре
имущество речи перед иными сигналами состоит в ее практически беспредельной «информационной емкости».
Подчиняясь, подобно всему живому, общим экологическим законам, человечество следует еще и специфическим, т.е. видовым законам. Среди них главным является социальность, которая воздействует на все проявления жизнедеятельности людей: от их индивидуальности в морфологическом аспекте до семейных отношений, типов и форм развития общества включительно. Важно и нужно подчеркнуть при этом, что благополучие физического существования в коллективе каждого человека в существенной степени определено степенью полезности его для других людей. Удивительно, но постоянное причинение вреда другим лицам способствует включению механизма саморазрушения организма вредителя, что обусловлено эволюционным развитием популяции. Этот феномен есть частное проявление общебиологического закона, согласно которому естественный отбор уничтожает особей, которые приносят вред своему виду. Отсюда вывод: противопоставление человека обществу должно иметь определенные границы, поскольку в первую очередь оно наносит вред ему самому.
Согласно мнению многих ученых, огромную положительную роль в развитии человечества сыграло развитие сугубо человеческого качества — альтруизма, т.е. способности к бескорыстной заботе о других людях. Благосклонное, милосердное отношение к физически немощным, но умудренным жизненным опытом старикам позволило создать и передать потомкам «банки устной информации», обусловило выживаемость человечества, особенно на ранней стадии его формирования. Отбор по генам альтруизма вывел человека «в люди» (Дж. Холдейн).
Многие из рассмотренных ранее законов и принципов демэколо-гии можно с пользой перенести и на человеческую популяцию. В то же время следует помнить, что именно разум, определяя главное отличие «человека разумного» от других существ, дает возможность человеку не только предвидеть последствия своих поступков, но и возлагает на него всю ответственность за их последствия. Наконец, подчеркивая, что жизнь человека, группы людей и популяций людей есть постоянное взаимодействие как с природной, так и с социальной средой, ученые отмечают доминирующее значение последней, особенно в густонаселенных местах проживания.
В процессе познания биологических и социальных аспектов взаимоотношения человека и среды его обитания необходимо учитывать основной биологический закон единства организма и необходимых для его жизни условий, и прежде всего энергии. Животные любых видов получают энергию для поддержания жизни двумя основными путями: потреблением пищи и согреванием под лучами Солнца. Соответственно и выполняемая ими работа осуществляется только в ре-.
зультате мускульной силы. Человек, будучи представителем животного царства, являет собой единственное исключение: сначала он освоил запасы законсервированной солнечной энергии в виде органического топлива (древесина, уголь, нефть и газ), а ныне приступил к использованию атомной и иной энергии. Еще около 20 тыс. лет назад потребление энергии составляло в среднем около 10 тыс. кДж на человека в сутки, а ныне в экономически развитых странах — свыше 1 млн кДж. Особенно разителен рост за это время суммарного потребления энергии всем человечеством — в 10 млн раз. По образному сравнению В. Небела, существование современного человека при переводе затрачиваемой им энергии на мускульную силу обеспечивается трудом 80—100 условных рабов. Тогда численность населения Земли (6 млрд человек), если ее привести к биологическому критерию, следует увеличить в 80—100 раз. Именно благодаря чрезвычайному росту использования найденных и присвоенных человеком запасов солнечной энергии, законсервированной в органическом топливе, создан и функционирует весь комплекс современного жизнеобеспечения человечества.
Эта огромная энергия расходуется прежде всего на изменение среды обитания с конечной целью повысить комфортность своего существования. В свою очередь резко ускоряется преобразование природной среды. Все виды живых организмов, обитающих на Земле, вынуждены адаптироваться (приспосабливаться) к среде обитания, к изменяющимся условиям жизни. И только человек, используя освоенную им дополнительную энергию, приспосабливает всю целиком среду своего обитания к собственным потребностям, существенным образом и в относительно короткие сроки преобразует природу в планетарных масштабах. В этом проявляется еще одно коренное экологическое отличие человеческой цивилизации.
Таким образом, можно утверждать: экологические отличия Человеческой популяции от других наиболее отчетливо выражаются в глубине и масштабах влияния ее на окружающую природную среду. Подобно любой популяции, человеческая определенным образом воздействует на среду своего обитания, изменяет ее и, в свою очередь, испытывает ответное сопротивление. Однако давление человечества на природную среду ныне по своим масштабам превышает сопротивление среды и часто подавляет его. Растущий дисбаланс между антропогенным давлением на природу и ответным ее сопротивлением есть одна из основных экологических особенностей человеческой популяции. Именно в нем таится угроза полного разрушения природных экосистем, в том числе и глобальной — Земли.
Можно утверждать, что человек фактически разрушил почти все природой запушенные механизмы гомеостаза по отношению к собственной популяции. Так, на ее численности практически не сказываются абиотические (модифицирующие), а также биотические факторы (хищники, паразиты, болезни и межвидовые конкурентные отношения). Даже современные болезни цивилизации (сердечно-сосудистые, онкологические, СПИД и др.) на фоне темпов увеличения народонаселения (85—90 млн ежегодно) не изменяют существенно тенденций экспоненциального роста численности вида.
Принпип территориальности, который является, как известно, важным фактором регулирования численности любой популяции, практически не срабатывает в отношении человечества, так как природные ресурсы относительно легко перемещаются по различным территориям.
Наконец, в отличие от биологических популяций, например животных, если где и имеет место регулирование численности (Китай, Индия), оно происходит за счет осознанного воздействия на рождаемость, а не как реакция на имеющуюся численность.
Пространственной нишей человека ныне стала вся планета и даже часть космического пространства. Он способен использовать все продукты, предоставляемые природой. Тем самым человечество резко расширило трофические (пищевые) границы ниши.
В отношении потребления пищи, ее энергетической ценности биологическая сущность современного человека практически ,не изменилась: ему требуется примерно 2500 ккал в сутки. Однако для обеспечения этой физиологической нормы современному человеку требуется затратить на ее производство уже 25000 ккал. Конечно, получать ее можно с площади, в тысячи раз меньшей, чем в доисторические времена требовалось для наших древнйх предков. Как следствие этого, экологическая (в данном случае пищевая) емкость среды обитания человечества возросла многократно. Способность к производству пищи — принципиальное экологическое отличие человека от всех биологических видов, одно из главных проявлений его социальных особенностей. Многие столетия люди совершенствуют производство продовольствия, увеличивая его количество и улучшая качество. Благодаря этому растет уровень выживаемости особей, а следовательно, и численность человечества.
Ранее отмечалось, что климат во всем его многообразии оказывает огромное влияние на жизнедеятельность любых живых организмов. Тем не менее ныне человек не имеет себе равных среди биологических видов по способности заселять любые климатические зоны. Исходя из способности человека изготавливать одежду, строить жи-  лье, использовать различные виды энергии для регулирования темпе-
Раздел II. Антропогенное воздействие на биосферу... рагуры и влажности, можно сделать вывод: климатический фактор, прямо или косвенно воздействующий на численность и распределение большинства наземных видов, над человеком практически уже не властен. Здесь не учитывается возможность режого изменения климата в результате, например, термоядерной войны или природной катастрофы глобального масштаба.
Огромное значение в человеческом обществе имеют информапи-онные связи. И другие живые существа обладают способностью обмениваться информацией как с особями своего вида, так и других видов. Используемые при этом сигналы, как правило, просты и конкретны, дистанция их воздействия ограничена; наконец, информативные сигналы фиксируются крайне редко и в простейшей форме (например, через пахучие метки). Суммирование животными такой информации, ее прямая передача и непосредственное использование последующими поколениями, по-видимому, невозможны. Напротив, информационные связи человечества насыщены сигналами любой сложности; они способны не только одновременно охватить всю ныне живущую видовую популяпию человека, но могут быть адресованы грядущему поколению. Благодаря этому обеспечиваются согласованные общественные действия многих миллионов людей. В принципе возможна координация взаимодействий всей видовой популяции человечества в целом (например, при угрозе глобальной экологической катастрофы). Присущая человечеству способность к взаимодействиям со средой обитания в форме согласованных общественных действий означает, что ему свойственны социально-экономические связи с окружающим миром.
Наконец, укаже.м еще на одно экологическое отличие человека от других видов живых существ, населяющих Землю. Это заложенное в его генетической программе осознанное стремление к освоению новых сред обитания, изначально чуждых и даже смертельно опасных Для него по ряду своих показателей. Будучи на данном этапе развития ограниченным возможностями планеты и не сумев при этом наладить экологически сбалансированное природопользование, человечество пытается вырваться в космическое пространство с целью освоения ресурсов последнего, в частности новых источников энергии. Однако следует указать, что, стремясь по сути стать космическим видом, современное человечество фактически повторяет путь своих предков, которые, опустошив одну среду обитания, отправлялись осваивать новую. '
В целом, можно утверждать, что экологическая ниша современного человека больше определяется социальными условиями (законами, правилами, моралью), нежели биологическими критериями и природными факторами. Общество является носителем социально
го. а человек, будучи живым организмом, обладает определенным набором генов как особь популяции; но он одновременно и личность,  продукт общества. Согласно мнению Ю.И. Новоженова, уникадь- • ной адаптацией человека является способность существовать и приспосабливаться с помошыо культуры. Именно она позволила челове- -ку освоить новую экологическую пишу, т.е. жить в культурной среде, благоустраиваться во всех зонах и сферах Земли.
Вышеизложенное позволяет понять определение, данное известным философом И.Т. Фроловым (1985 г.): «Человек — субъект общественно-исторического процесса, развития материальной и духовной культуры на Земле, биосоциальное существо, генетически связанное с другими формами жизни, но выделившееся из них благодаря способности производить орудия труда, обладающее членораздельной i речью и сознанием, творческой активностью и нравственным само- « сознанием».
Еще в 1921 году американские ученые Р. Парк и Э. Бюргесс щ ввели новый термин «Экология человека». В настоящее время эколо- > гия человека рассматривается как комплексная наука (часть экологий , социальной, см. далее), которая изучает закономерности взаимодействия человека с окружающей средой, вопросы развития народонаселения, сохранения и развития здоровья, совершенствования физи-ческих и психических возможностей человека, взаимоотношения био-сферы и ее подразделений с антропосистемой, а также закономерности биосоциальной организации человеческих популяпий, влияние раз- । личных факторов окружающей среды на человеческий организм (В.П. Казначеев, А.Л. Яншин, 1980 г.)
Отчужденность человека от природы. Широкомасштабная антро- з погенная деятельность не только нарушает развитие биосферных про- | цессов, но и отчуждает человечество от природы. Оно уже не находит- а ся в органическом единстве ни с биотопами, ни с биоценозами в не- | лом. Чаще всего человек выступает как внешний фактор по отношению ] к последним, стремясь при этом подчинить природу своим интересам, j Большая часть его деятельности выходит за рамки экосистемных зако- | нов и подчас развивается вопреки им.	J
Гиперэврибионтность, т.е. чрезвычайно широкая экологическая | валентность человека, как и практически неограниченная экологи-, | ческая ниша, способствовали формированию по сути супервида, спо- J собного подчинять своим интересам другие виды и даже уничтожать | их (преднамеренно или без умысла). Подобное абсолютно чуждо вй-- d дам, которые существуют в границах экосистем и занимают опреде- J ленные места в цепях питания, поскольку уничтожение других видов 1 адекватно самоуничтожению. Согласно Н.А. Воронкову, это одИЯ.Я из важнейших парадоксов развития человека как биосоциального сУ'
щсства. Однако превращение человека в суперви.д произошло не в результате постепенного развития биологических механизмов, а за счет технических средств. Вследствие этого человек в значительной степе-, ни утратил потенциал своих биологических адаптаций. Поэтому, как это ни парадоксально и трагично, ио человек — это уникальное творение природы — является одним из первых кандидатов на уход с арены жизни в результате им же вызываемых изменений среды обитания.
Указанный вывод согласуется с правилом социально-экологического равновесия. «Общество развивается до тех пор и постольку, поскольку сохраняет равновесие между своим давлением на среду и восстановлением этой среды — природно-естественным и искусственным».
§	2. Антропогенный фактор в биосфере
Рассматриваемые в данном разделе вопросы, имеют важное значение для характеристики специфической роли человечества в биосфере и лучшего понимания причин современного экологического кризиса и прогнозирования его последствий. Основой для их рассмотрения является анализ степени согласования деятельности человечества с экологическими законами, правилами и принципами.-
Изменение границ оптимальных и лимитирующих факторов. Своей деятельностью человек способен изменять силу действия и число лимитирующих факторов, а также сужать или, напротив, расширять границы оптимальных значений факторов среды. Так, уборка урожая связана с извлечением из почв элементов минерального питания культурных растений и переходом некоторых из них в разряд лимитирующих факторов для вновь посаженных растений. С другой стороны, такие мелиоративные мероприятия, как обводнение, осушение, внесение удобрений и т.п., оптимизируют факторы, фактически устраняют их лимитирующий характер.
Сокращение численности популяций. Животные, птицы и насекомые находят смерть на дорогах под колесами автотранспорта, а также при проведении полевых работ. Перелетные птицы сгорают в газовых факелах, где сжигают отходящие газы при добыче нефти. Животные гибнут в разливах нефти, на проводах и опорах линий электропередач, в рыболовных сетях. Загрязняющие вещества (оксиды серы, фтор и фтористый водород, хлориды и диоксид азота) наиболее опасны Для растений, вызывают ожоги, а при высоких концентрациях и гибель отдельных особей. Образующиеся из диоксида серы сернистая, а также серная кислоты, вместе с другими веществами попадая в почву, снижают ее плодородие, подавляя жизнедеятельность бактерий
и снижают численность дождевых червей Крайне опасными загрязнителями являются и поверхностно-активные вещества и нефть, попавшая в водоемы.
Загрязняющие вещества влияют на эмбрионы, развивающиеся зародыши, отравляя их, вызывают уродства и ненормальности в развитии организма, нарушение функций нервной системы, половых желез и органов.
Загрязнители разной природы, действуя одновременно, оказывают кумулятивный эффект: вредное влияние меди на растения усиливается в присутствии солей свинца, а также при воздействии радиации. Под влиянием загрязняющих веществ сокращается продолжительность жизни прежде всего долгоживущих видов, способных накапливать их в организме.
Изменяются половая и возрастная структуры популяции; численность сокращается до таких пределов, что затрудняется поиск брачных партнеров. Из-за загрязнения среды нарушаются циклы размножения, уменьшается количество беременных самок, число детенышей в помете, растет смертность новорожденных. Распадается ареал вида, сокращаются площади местообитания, изолируются мелкие островки обитаний.
Воздействие на характер функционирования экосистем. Некоторые экосистемы и даже их крупные блоки (например, степи, прерии) человеком практически уничтожены. В других нарушены свойственные им процессы, принципы и закономерности функционирования:
1)	цепи питания и экологические пирамиды. В природных экосистемах на высоких звеньях цепей питания не бывает большой продукции, биомассы и численности организмов. Человек нарушил этот принцип по отношению как к своей популяции, так и к другим видам (сортам, породам), особенно сельскохозяйственным, что стало возможным благодаря присвоению и вложению в системы дополнительной энергии (например, при внесении удобрений).
Нарушение правил экологических пирамид вызывает изменения в круговороте веществ, накопление отходов и загрязнение среды. В качестве примера можно привести животноводческие комплексы с их экологическими проблемами. Указанное нарушение обусловливается также и тем, что в крут интересов человека ныне включаются продукты (ресурсы) прежних геологических эпох, отходы и загрязнители, т.е. они превращаются в тупиковое звено;
2)	изменение границ экологических ниш организмов. Вследствие выравнивания местообитаний (земледелие, урбанизация, опустынивание и др.) усиливается'сближение ниш близких в экологическом отношении видов. В свою очередь усиливается конкуренция и активизируется правило конкурентного исключения. Конечный результат
таких явлений — обеднение видового состава сообществ и расширение возможностей для внедрения в экосистемы несвойственных им видов;
3)	воздействие на динамику экосистем. Осушение болот, вырубка лесов, пожары и другие виды антропогенной деятельности разрушают или нарушают конечные (климаксные) стадии экосистем, заменяют их промежуточными сообществами. В своих интересах человек нередко поддерживает экосистемы на промежуточных стадиях динамики в течение длительного времени. Например, он сохраняет лиственные леса на месте коренных хвойных, поскольку они более пенны в рекреационном (для отдыха) отношении или устойчивы к загрязнениям атмосферы. Иногда, наоборот, стимулируются сукцессионные процессы для скорейшего перевода экосистем в завершающие стадии динамики. Так, в лесном хозяйстве удаляются лиственные деревья из хвойно-лиственных лесов с целью ускорения их перевода в чисто хвойные леса. Экологические издержки таких мероприятий неизбежны — снижение устойчивости сообществ;
4)	обеднение генофонда. Сокращение числа видов уменьшает сложность экосистемы; выпадение одних видов часто приводит к вспышке численности других; доминантные виды могут быть угнетены, и их место занимают вновь вселяющиеся виды; разрушаются межвидовые отношения: хищник — жертва, опылитель — опыляемое растение, симбиотические связи. Подсчитано, что гибель одного вида растения может вызвать к гибели от 5—7 до 30—35 связанных с ним видов животных, главным образом беспозвоночных. Световое, звуковое, химическое загрязнение нарушает сложившиеся системы сигнализации в природном сообществе между видами. На наших глазах происходит обеднение генофонда биосферы вследствие вымирания видов, сокращения их популяционного разнообразия и численности особей во всех сокращающихся по территории популяциях. Ежедневно из этого числа безвозвратно исчезает один вид животных и еженедельно — один вид растений;
5)	сокращение территорий, занимаемых естественными экосистемами. Ныне 9—12% поверхности суши распахано, 22—25% составляют полностью или частично окультуренные пастбища. Более 450 экваторов — такова протяженность дорог на планете; 24 км на каждые 100 км2 — такова густота дорог. По данным ООН, в одних лишь промышленно развитых странах под бетоном строящихся автострад, населенных пунктов, аэропортов ежегодно исчезает более 3 тыс. км2 ландшафта.
Влияние человека на функции живого вещества в биосфере. Результатом крупномасштабной деятельности человека является нарушение механизмов функционирования живого вещества и его функции. Рассмотрим некоторые из них:
а,) константность живого вещества. Условием постоянства массы живого вещества в биосфере является сохранение условий, обеспечивающих нормальную продуктивность сообществ. Они нарушаются в результате истощения почв, замены более продуктивных экосистем (например, тропических, пойменных и т.н.) менее продуктивными, при отчуждении земель под различные вилы строительства и т.п. Все это приводит к уменьшению объемов живого вещества (биомассы) на Земле Подчеркнем, что за счет повышения человеком продуктивности агроэкосистем потери живого вещества не ко м пе нс и ру ются;
б)	транспортная и рассеивающая функции живого вещества. Перемещая большие массы биологической продукции в пространстве, человек нарушает при этом естественные круговороты. Например, с 1 га соснового леса вместе с древесиной удаляется около 140 кг калия,-330 кг кальция, 70 кг магния, 20 кг фосфора и 250 кг азота. Более масштабны негативные последствия от разрушения почв. Вынос водным стоком натрия, магния, кальция, калия и азота с площадей вырубок увеличился соответственно в 3; 8; 9; 20 и 100 раз.
Рассеивающая функция усиливается в результате использования человеком практически всех видов ресурсов. Одного железа ежегодно рассеивается около 100—120 млн т (из 6—7 млрд т этого металла, находящегося в использовании);
в)	деструкционная и концентрационная функции. Усиление человеком деструкционных (разрушительных) явлений в биосфере (в сотни и тысячи раз по сравнению с естественным ходом процессов) происходит в результате извлечения ресурсов из недр, а также воздействия на поверхность литосферы. Только обработкой почв ежегодно разрушаются и выносятся в океан или перемещаются в пределах материков воздушными и водными потоками миллиарды тонн материала, в том числе наиболее ценной части почвы — гумуса.
Результатом интенсификации концентрационных процессов является накопление на поверхности Земли ресурсов или продуктов их переработки в таких объемах, что они выделяются в специфические техногенно-геохимические провинции.
Изменение временного фактора развития биосферных процессов. Если (по Б. Небелу), весь период развития жизни на Земле (порядка J 4 млрд лет) представить в годичном масштабе, тогда время появления человека как вида (3 млн лет назад) относится примерно к 16 часам 31 декабря, сельское хозяйство начало развиваться за 2 минуты до окончания года (10—12 тыс. лет назад), а промышленная революция, начавшаяся в ХУШ веке, длится всего 2 секунды. Время наиболее интенсивного воздействия человека на биосферные процессы (с 60—70-х годов прошлого века) в принятой шкале времени измеря-
егся долями секунды. Следовательно, периоды «биогенеза» и «ноогенеза» совершенно несопоставимы ни по продолжительности, ни по интенсивности. Нарушение временного фактора в развитии биосферы и среды обитания приводит к несоответствию темпов изменения среды и адаптационных возможностей организмов. Следствием этого являются нарушение в соотношении численности отдельных видов (результат неодинаковой адаптивности), снижение устойчивости и продуктивности экосистем и даже гибель некоторых видов.
В заключение отметим, что принцип Ле Шателье—Брауна в рамках биосферы нарушается современным человечеством. Н.Ф. Реймерс указывает: «Если в конце прошлого века еще происходило увеличение биологической продуктивности и биомассы в ответ на возрастание концентрации углекислого газа в атмосфере, то с начала нашего века это явление не обнаруживается. Наоборот, биота выбрасывает углекислый газ, а биомасса ее автоматически снижается».
§ 3. Экологические кризисы в истории человечества
Определенные противоречия во взаимодействии общества с природной средой неизбежны. В процессе обмена между обществом и природой материя (вещество, энергия и информация) никуда не исчезает, а переходит из одной формы и состояния в другую. При этом прогресс общества неизбежно идет «за счет» природы, ибо, удовлетворяя свои потребности, люди в процессе производства заимствуют У природной среды материальные блага, отчуждая их у нее. Однако если общество существует за счет природы, его прогрессивное развитие может быть бесконечным только при условии бесконечности и разнообразия природной среды. Но реальное общество всегда развивается на ограниченном по объему пространстве, каким и является наша планета. Поэтому оно неизбежно на определенном этапе (в силу несотворимости и неуничтожимое™ материи) должно столкнуться с экологической проблемой. Следовательно, указанная проблема обусловлена возрастанием противоречий в вещественных, энергетических и информапионных связях общества с природной средой.
За истекшее столетие в человеческом обществе произошли два важнейших сдвига. Во-первых, резко увеличилась численность населения Земли (до 6,0 млрд человек в 2000 г.) и имеется тенденция Дальнейшего ее возрастания. Еще в начале 50-х годов эта цифра была Вдвое меньше. Во-вторых, значительно выросло производство: про-
Человечество заявило о себе как сила, по мощности воздействия на поверхностные оболочки планеты почти не уступающая суммарному воздействию всех живых орншизмов. Обладая способностью влиять на вековой ход биосферных процессов, человечество создало техносферу. Техносфера — часть биосферы, преобразованная людьми с помощью прямого и косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия ее своим социально-экономическим потребностями.
Современное человечество использует не только огромные энергетические ресурсы биосферы, но и небиосферные источники энергии (например, атомной), ускоряя при этом геохимические преобразования природы. Некоторые антропогенные пропессы при этом направлены противоположно по отношению к естественному ходу их в биосфере. Это рассеивание металлов руд, углерода и других биогенных элементов, торможение минерализации и гумификации, освобождение законсервированного углерода (уголь, нефть, газ) и его окисление, нарушение крупномасштабных процессов в атмосфере, влияющих на климат, и т.п. В конечном итоге все это приводит к экологическим кризисам в биосфере.
Экологический кризис (по И.И. Дедю) — ситуация, которая возникает в экологических системах (биогеоценозах) в результате нарушения равновесия под воздействием стихийных природных явлении или в результате воздействия антропогенных факторов (загрязнение человеком атмосферы, гидросферы, педосферы, разрушение естественных экосистем, природных комплексов, лесные пожары, зарегулирование рек, вырубка лесов и др.). В более широком смысле экологический кризис — критическая фаза в развитии биосферы, при которой происходит качественное обновление живого вещества (вымирание одних видов и возникновение других). Здесь уместно привести образное высказывание Ю.С. Шевчука (1991 г.): «...Экологический кризис — это кнут, которым природа направляет нас на единственно прогрессивный «зеленый» путь развития. Но это и топор, которым природа .ц отсекает с дерева человечества тупиковые ветви».	I
В предыстории и истории человечества выделяют ряд экологических кризисов (табл. 6.1).
Современный кризис часто называют «кризисом редуцентов», поскольку природные редуценты уже не успевают очищать биосферу ‘ от антропогенных отходов или потенциально не способны это делать в силу чуждого природе характера выбрасываемых синтетических веществ — ксенобиотиков. Иначе говоря, биосфера потеряла способ- < ность к самовосстановлению.	«
Таблица 6.1
Экологические кризисы в развитии биосферы и цивилизаций (Н.Ф. Реймерс, 1992 — с изменениями)
№	Название кризиса	Время	Причины кризиса	Пути выхода из кризиса
	7	3	4	5
1	Предантропогенный (аридизации)	3 млн лет назад	11аступление засушливого периода (аридизация климата)	Возникновение прямоходящих антропоидов
' 2	Обеднения ресурсов собирательства и промысла для человека	30—50 тыс. лет назад	Недостаток доступных первобытному человеку ресурсов	Простейшие биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для обновления экосистем
3	Перепромысла крупных животных (кризис консументов)	10—50 тыс. лет назад	Уничтожение доступных крупных животных человеком-охотником	Переход к примитивному земледелию, скотоводству (неолитическая революция)
4	Примитивного поливного земледелия	1,5—2 тыс. лет назад	Примитивный полив, сопутствующие ему истощение и засоление почв	Переход к неполивному (богарному земледелию)
5	Недостатка растительных ресурсов и продовольствия (кризис продуцентов)	150—2'50 лет назад	Истощительное землепользование, отсталые технологии	Промышленная революция, новые технологии в сельском хозяйстве
6	Глобального загрязнений среды и угрозы истощения ресурсов (кризис редуцентов)	30—50 лет назад по настоящее время	Истощительное природопользование, многоотходные технологии	Энергосберегающие технологии,безотходное производство, поиск экологически Приемлемых решений
7	Глобальный термодинамический (теплового загрязнения)	Начался и прогнозируется	Выделение в среду большого количества тепла, особенно из внутренних источников, парниковый эффект	Ограничение использования энергии, предотвращение парникового эффекта, поиск решений
8	Глобального исчерпания надежности экологических систем	Первые признаки и прогноз	Нарушение экологического равновесия в масштабах планеты	Приоритет экологических ценностей перед всеми другими, поиски решений
6 Экоисн ия. Уч. пос. для сгуд. ВУЗа
Почти одновременно с «кризисом редуцентов» активно проявляются два других экологических напряжения/термодинамическое (тепловое) и обусловленное снижением надежности экосистем. Связаны они с экологическими последствиями перепроизводства энергии в нижней тропосфере (парниковый эффект, строительство тепловых и атомных электростанций и т.д.), а также с нарушением природного экологического равновесия. Указанные экологические кризисы (они уже начались и обострятся в ближайшем будущем), возможно, будут разрешены на основе энергетической и планируемой экологической революций (рис. 6.1). Первая, как считают ученые, будет заключаться в максимальной экономии энергии и переходе к ее источникам, почти не добавляющим тепло в приземный слой тропосферы, вторая — в регулируемой коэволюции (т.е. параллельной, совместной, взаимосвязанной эволюции всех живых существ биосферы) в системе «общество-природа». строительстве ноосферы (см. далее).
Л
Глобальный кризис надежности экологических систем
Глобальный термодинамический тепловой кризис
Современный глобальный экологический кризис редуцентов (загрязнения) и угрозы нехватки минеральных ресурсов
Второй антропогенный экологический кризис (продуцентов)
Биотехническая революция
Вторая сельскохозяйственная революция широкого освоения неполивных земель
Революция экологического планирования
_ Сельскохозяйственная революция, переход к производящему хозяйству
Энергетическая революция
Научно-техническая революция
Промышленная революция
Кризис примитивного земледелия
Первый антропогенный экологический кризис (консументов и перепромысла)
Кризис объединения ресурсов промысла и собирательства
Доантропогенный экологический кризис аридизации
3 мпн лет назад Возникновение лрадков человека
Время
,£
*1
Рис. 6.1. Экологические кризисы и революции (пр Н.Ф.Реймерсу, 1990
Имеется важное наблюдение: общим для всех антропогенных кризисов является то, что выход из них сопровождался, как правило, уменьшением численности народонаселения, его миграцией и социальными потрясениями, в некоторых случаях кризисы завершались сменой общественного строя. Так, первый антропогенный кризис вьгзвал расселение охотников, или «великое переселение народов». Переход к земледелию и скотоводству сопровождался разложением первобытно-общинного строя и возникновением рабовладельческого которому сопутствовали опустынивание и истощение земельных ресурсов и переход к феодальному строю.
§ 4. Элементы социальной экологии
Геоэкосоциосистемы. На любой ступени своего развития общество, являя собой сплетение множества связей и отношений между людьми, предстает как совокупность социальных систем различного уровня. Характеризуясь индивидуальными потребностями, каждый человек внутри общества стремится удовлетворять и особые «социальные» потребности, среди которых важнейшими являются: общение (коммуникация) между членами общества и отдельными коллективами; производство энергии, продуктов питания, товаров, услуг и их распределение; защита от природных и антропогенных катастроф и других опасностей, в частности военного характера; обеспечение надлежащего воспроизводства населения и его структуры, т.е. демографической политики; передача новым поколениям определенной культуры, в том числе экологической, в процессе воспитания и образования.
Определяющим в системе указанных социальных потребностей, по крайней мере в настоящее время, является материальное производство. Оно возможно только на основе вещественного, энергетического и информационного обмена человеческого общества с окружающей природной средой или, точнее, с его экосистемами
Постоянное, все более усложняющееся взаимодействие общества (иначе социосистемы) с геоэкосистемами сформировало геоэкосо-Циосистемы или сокращенно ГЭС-системы. Их специфика обусловлена характером взаимодействия составляющих компонентов, т.е. гео-, эко-и социосистем. Последние при этом не являются, да и не могут быть абсолютно независимыми от остальных или даже быть равнозначными. Так, социосистему невозможно представить без эко- и геосистемы: без них существование ее просто невозможно. В свою очередь
164
мы: бе* них существование ее просто невозможно. В свою очередь экосистемы не могут существовать бе* геосистем. Однако, и это важно, экосистема (биосфера) и тем более геосистема могут существовать без сопиосистемы (как это уже было до появления на планете человека).
Так как общество непосредственно взаимодействует с биосферой то любые изменения в последней прямо или косвенно отражаются на обществе и, в свою очередь, на индивидуальных и социальных потребностях каждого его члена. Все эго неизбежно приводит к социально-экологическим противоречиям во взаимодействии общества с природной средой. Отметим при этом, что воздействие общества ныне, с развитием космонавтики, а также новых военных технологий, далеко выходит за пределы биосферы. Но следует указать, что последствия технической, военной и иных видов деятельности в ближнем Космосе отражаются и на процессах, которые происходят в геосфере, например, в магнитосфере, тропосфере (ядерный взрыв), недрах Земли и т.д. Изменения же в геосфере влияют на состояние биосферы в целом и общества в частности.
Важно подчеркнуть, что взаимодействие общества и природы ха-’ растеризуется не только усилением влияния человечества, его техники и технологий на природную среду, но и возрастанием ответной реакции последней на это воздействие (в соответствии с принципом «каждому действию есть противодействие»). Вызванные антропогенной деятельностью изменения природной среды бумерангом вернулись и к их первопричине — человеку. Они стали негативно сказы-1 ваться на самых различных сторонах общественной жизни, вызывать': всевозможные коллизии социального характера.
Указанное обстоятельство обусловило настоятельную необходим мость глубокого и всестороннего осмысления современного состояния системы «общество — природа», нахождения путей гармоничного сочетания природопользования и природосбережения. Для решения этой проблемы потребовалось создание особого раздела экологии, призванного сформулировать качественно новые типы законов, отра-; жающих взаимосвязь общества, техники и природы в рамках единой глобальной ГЭС-системы.
Социальная экология (по И.И. Дедю) — раздел экологии, который исследует отношения между человеческими сообществами и окружающей географически-пространственной, социальной и культурной средой, а также прямое и побочное влияние производственной деятельно-^ сти на состав и свойства окружающей среды, экологическое воздей-Я
сП1вие антропогенных ландшафтов на здоровье человека и на генофонд человеческих популяций.
Социальная экология является новым научным направлением на стыке сопиологии (науки о закономерностях развития и функционирования общества), экологии, философии и других отраслей культуры, с каждой из которых она тесно соприкасается.
Главная задача социальной экологии — на основе изучения -закономерностей взаимодействия человеческого общества и его отдельных территориальных групп с природой разработать научные принципы рационального природопользования, которые предполагают охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.
Объектами изучения социальной экологии являются ГЭС-системы различного масштаба: локальные (местные), региональные (в границах определенной территории, устанавливаемой на основе экологических, географических, сопиально-экономичсских критериев) и глобальная (планетарная), включающая географическую оболочку Земли, биосферу, все человеческое общество.
Некоторые авторы отождествляют понятие социальной экологии с экологией человека. У них действительно много общих задач, однако последняя выступает как частное по отношению к экологии социальной.
В связи с бурным развитием космонавтики, ознаменовавшим начало активного познания и преобразования внеземной природы, социальная экология не может ориентироваться исключительно на земные проблемы; она обязана также учитывать особенности освоения космического пространства, его воздействия на космическую среду и биосферу Земли. Планомерное, но осторожное освоение Космоса может существенно расширить область деятельности человечества и снять многие вопросы, обусловленные ограниченными возможностями планеты. Конечно, не следует питать иллюзий относительно получения быстрой отдачу от дорогостоящих космических исследований, тем не менее положено начало формированию суперсложной системы «Человечество — Земля — Вселенная».
Система «природа — общество»: основные концептуальные поло-женияи законы. Анализ всего предшествующего общения человека и естественной среды его обитания позволили выделить следующие концептуальные основы экологической доктрины (доктрина — руководили теоретический принцип):
1.	Природа и общество представляют собой систему взаимосвязанных подсистем, где естественные связи человека и среды его обитания органически переплетаются с социальными связями.
2.	Система «природа — общество» состоит из двух подсистем, соответствующих двум формам взаимодействия общества и природы . использования и охраны природной среды. Экономическая подсистема направлена на использование, потребление, преобразование природы человеком. Ее задача — обеспечить удовлетворение экономических интересов общества. Вторая подсистема — экологическая. Она выражает экологические интересы человека, а следовательно, и всего общества в чистой, здоровой, продуктивной и многообразной. ОПС.
3.	В центре системы «природа — общество» стоит человек, выступая при этом одновременно и как субъект воздействия на природу в результате своей практической деятельности (в экономической подсистеме), и как объект, испытывающий обратное воздействие природы (в экологической подсистеме).
4.	Экономические интересы, выраженные экономической подсистемой, и экологические, проявляемые в рамках экологической подсистемы, едины по своей социальной направленности, ибо все они призваны обеспечить качество жизни человека. Однако данное единство противоречиво. С объективной стороны, противоречия такого рода суть следствия постоянного экономического воздействия на природную среду, потребления и использования ее ресурсов. Подобное воздействие вносит отрицательные элементы в содержание экологической функции, выполняемой природой, путем ее попутного загрязнения, истощения, разрушения. В субъективном отношении эти противоречия возникают из-за пренебрежения человеком законами развития природы. В единстве и борьбе указанных противоречий, преодолении недостатков системы следует видеть источник ее развития.
Система «природа — общество» развивается по диалектическим законам, предполагающим единство и взаимосвязь естественного и социального мира. Эти законы равно распространяются как на эко
логические, так и па экономические отношения.
Закон единства и взаимосвязи природной среды требует учитывать интересы ее охраны как при эксплуатации природных ресурсов, так и-в процессе принятия мер природоохранительного содержания. При решении отдельной проблемы охраны или использования природной среды необходимо учитывать в комплексе все факторы, способные оказать воздействие на нее.	:
Важное значение для охраны природной среды имеет закон обя-зательного перехода количественных изменений в коренные качествен^
-----'
nbie изменения. Постепенное загрязнение среды на определенном этапе может привести к коренным качественным ее изменениям, при этом экологическая среда превратится в зону, опасную для здоровья чело-веКа, для растительного и животного мира.
Третий закон диалектики отражает единство и борьбу противоположностей. Во взаимоотношениях с природой в качестве противоборствующих сторон здесь выступают две категории интересов общества: экономические интересы общества в удовлетворении своих материальных потребностей и экологические интересы человека и всего общества в чистой и здоровой окружающей среде для жизни. Противоречие между этими интересами существовало всегда, так как удовлетворение материальных потребностей неизбежно влечет за собой ущемление биологических средств удовлетворения интересов человека. Доведение этих противоречий, до критической точки, до антагонизма, приводит к состоянию экологического кризиса, заводит общество в экологический тупик.
Следующий закон диалектики, отрицание отрицания, можно истолковать в широком смысле — как борьбу нового со старым, как отрицание новым старого на пути движения вперед, и в узком смысле — как отрицание человеком в результате своей нерациональной деятельности в природе самого себя, смысла своего существования в будущем. Человек, развивая хозяйство без учета соблюдения экологических интересов, отрицает свое существование, отрицает самого себя.
Социоприродные законы. Важной задачей социальной экологии является установление качественно новых типов законов, которые отражали бы взаимосвязь общества, техники и природы в масштабах единой системы — социоприродных законов. Они должны стать базой для определения необходимых условий развития ГЭС-систем, установить характер, ориентацию человеческой деятельности, причем не только в пределах биосферы, но и в околоземном космическом пространстве. При этом указанные законы должны отражать степень согласованности и синхронности вещественных, энергетических и информационных потоков, обусловленных многообразной деятельностью человеческого общества и природными процессами.
Социоприродные законы могут быть подразделены на законы эко-регресса, игнорирование которых ведет к разрушению биосферы и гибели человечества, и экопрогресса, напротив, способствующие, поддержанию устойчивости ГЭС-систем.
В качестве примера первых законов можно привести закон развития природной системы за счет окружающей среды: любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информапионных возможностей окружающей ее среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.
Данный закон имеет большое теоретическое и практическое значение благодаря основным следствиям, вытекающим из него (Н.Ф. Реймерс, 1990 г.):
1.	Абсолютно безотходное производство невозможно, так как оно было бы равнозначно созданию «вечного двигателя» (представление о том, что биосфера «работает» по принципу безотходности также следует признать ошибочным, поскольку в ней всегда накапливаются выбывающие из биологического круговорота вещества, формирующие осадочные породы).
2.	Любая более высокоорганизованная биотическая система (например, вид живого), которая использует и видоизменяет среду жизни, представляет потенциальную угрозу для более низкоорганизованных систем. Отсюда следует принципиальной важности вывод: земной биосфере повторное зарождение высокоорганизованной жизни невозможно — она будет уничтожена существующими низшими организмами.
3.	Биосфера Земли как система развивается не только за счет ресурсов планеты, но опосредованно за счет и под управлением космических систем (естественно, прежде всего, Солнца).
Весьма полезно знать и принцип неполноты информации (принцип неопределенности): при проведении акций (особенно крупномасштабных) по преобразованию природы имеющаяся информация всегда недостаточна для априорного (независимого от опыта) суждения о всех возможных последствиях (особенно в далекой перспективе) осуществляемого мероприятия.
Данный принцип обусловлен чрезвычайной сложностью природных систем, их уникальностью и неизбежностью формирования от-ветных природных цепных реакций, направление которых весьма трудно предсказать. Поэтому с целью уменьшения степени неопределенности необходимо дополнять математическое моделирование исследованиями в природных условиях, натурными экспериментами и выяснением естественной динамики природных процессов. Такой подход особенно важен при экспертизе крупных проектов преобразования природных систем, которые затрагивают интересы населений; различных регионов, а также основы жизнедеятельности многих ви^
дон растений и животных. Итерирование этих важных вопросов привело к провалу грандиозного проекта переброски части стока север-Hbfx рек в засушливые районы бывшего СССР.
К законам экопрогресса можно отнести правило «мягкого» управления природой, «мягкое» (опосредованное, направляющее, восстанавливающее экологический баланс) управление природными пропессами, как правило, способно вызвать желательные (положительные) цепные реакции и потому сопиально-экономически предпочтительнее «жесткого» техногенного.
«Мягкое» управление, в отличие от «жесткого» (чисто технического), основано на восстановлении бывшей естественной продуктивности экосистем или ее повышении посредством целенаправленной и опирающейся на использование объективных законов природы серии мероприятий; оно позволяет направлять природные пепные реакции’ в благоприятную для хозяйства и жизни в целом сторону. В качестве примера можно сопоставить две формы ведения лесного хозяйства — сплошную вырубку («жесткое» управление) и выборочную рубку («мягкое» управление). Первая, несомненно, экономически более приемлема, так как при этом в один прием забирается вся древесина. Однако следует учитывать возникающую цепь экологических ущербов, требующих в дальнейшем больших затрат на их ликвидацию. Напротив, при выборочных рубках управление восстановлением леса облегчается из-за сохранения лесной среды, а это, в свою очередь, приводит к тому, что повышенные начальные затраты постепенно окупаются в результате предотвращения экологического ущерба. Ныне признается, что различные формы мелиорации земли, без которой невозможно снабжение продовольствием растущего населения планеты, должны быть основаны только на «мягком» управлении природой.
Важно в практическом отношении учитывать и принцип обманчивого благополучия: первые успехи (как и неудачи) в природопользовании могут быть кратковременными. Успешность того или иного мероприятия по преобразованию природы или управлению ею можно объекгивно оценить лишь после всестороннего анализа хода и результатов природных цепных реакций в пределах естественного природного цикла, который может составить несколько десятков лет.
Принцип обманчивого благополучия однозначно указывает на то, что только глубокое по времени экологическое прогнозирование может способствовать достижению успеха намечаемого хозяйственного
ально новых ресурсов, которые могли бы появиться в настоящее время. Все, что нужно для жизнедеятельности, человечество берет из уже имеющегося в природе.
Американский эколог Б. Коммонер, обобщив положения биоэкологии и изучив опыт человечества в области природопреобразующей деятельности, сформулировал ряд социально-экологических (афоризмов), выделив из них четыре основных:
1.	Все связано со всем.
2.	Все должно куда-то деваться.
3.	Природа знает лучше.
4.	Ничто не дается даром.
Первый закон указывает на всеобщую связь процессов и явлений в природе и предостерегает человека от поспешного и необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, так как оно может привести к непредвиденным последствиям. Второй, имея основой фундаментальный закон сохранения материи, созвучен ранее упомянутому закону развития природной системы за счет окружающей среды, особенно вытекающему из него первому следствию. Третий закон указывает на то, что требуется крайняя осторожность в попытках «улучшить» природные системы, «подогнать» их под себя, так как наука не располагает абсолютно достоверной информацией о механизмах и функциях природы. Согласно Н.Ф. Реймерсу, один лишь математический расчет параметров биосферы требует неизмеримо больше времени, чем весь период существования Земли как твердого тела. Подсчитано: потенциально осуществимое разнообразие природы оценивается числами с порядком от 101000 до 1О50; при быстродействии одной ЭВМ миллиард операций в секунду и работе невероятного числа (миллиард) машин, операция вычисления одномоментной задачи варианта из 1050 разностей займет около ЗЮ21 лет, что Почти в 1012 раз дольше существования жизни на Земле. Данный закон созвучен принципу неполноты информации.
Сам Б. Коммонер, разъясняя суть четвертого закона, писал: «...глобальная экосистема представляет собой единое пелое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать: он может быть только отсрочен».
Очевидно, что вышеприведенные законы не охватывают все стороны взаимодействия общества и природы. Тем не менее, буду40 простыми по форме, но глубокими по содержанию, они закладывают’ основу нравственного отношения к природе.
§ 5. Биосферные функции человечества
За относительно короткое время своего существования человечество сильно изменило биосферу. Согласно Н.Ф. Реймерсу (1992 г.), «люди искусственно и некомпенсированно снизили количество живого вещества Земли, видимо, не менее чем на 30% и забирают в год не менее 20% продукции всей биосферы». Указанные цифры говорят о том, что антропогенное изменение биосферы зашло слишком далеко, более того, направленность антропогенного воздействия прямо противоположна направленности эволюции биосферы. По мнению д.А Горелова (1998 г.), с появлением человека начинается нисходящая ветвь эволюции биосферы: снижаются ее биомасса, продуктивность и информированность. Как полагает Н.Ф. Реймерс, «вслед за прямым уничтожением видов следует ожидать самодеструкции живого. Этот процесс уже идет в виде массового размножения отдельных организмов, разрушающих сложившиеся экосистемы».
Что же такое человечество? Естественное ли это продолжение природы и венец ее творения или оно представляет собой инородное тело, жизнедеятельностью своей несущее гибель всем другим существам, своего рода раковая опухоль в организме природы? Такая постановка вопроса логически оправдана, ибо в биосфере нет такого вида, который фактически осознанно подрывал бы устои своего существования. Некоторые ученые формулируют вопрос и таким образом: является ли человечество этапом в эволюции материи, или материя, породив человека, заложила в нем основу уничтожения самой себя, а точнее биосферы.
В свете этого приобретает особую значимость своевременное осознание человеком своих биосферных функций.
Деятельность человеческого общества, если рассмотреть ее объективно, до сих пор направлена на снижение устойчивости биосферы практически по всем направлениям. Стихийно, по сути, развиваясь, усиливая давление на биосферу, оно истребляет доставшееся ему богатство природы, отравляет и разрушает окружающую среду. Но, с Другой стороны, обладая разумом, человек познает закономерности биосферных процессов и в принципе способен действовать в направлении повышения устойчивости биосферы. Полагают, что в человеке посредством присущего ему научного мышления природа познает себя и тем самым определяет перспективы своего развития, т.е. свое будущее.
С целью определения и обозначения особого этапа в истории пла-иоты Земля, при котором именно научное познание, а не стихийные
силы и неразумное поведение будет направлять развитие системы «общество-природа», француз Э. Леруа в середине 20-х годов XX века предложил термин «ноосфера» (сфера разума). Он считал, что ноосфера характеризует процесс перехода биосферы в новое эволюционное состояние, обусловленное воздействием человека. Несколько позже философ П. Тейяр де Шарден, развивая концепцию ноосферы, выделил в развитии планеты следующие, последовательно сменяющие друг друга стадии: преджизнь (предбиосфера), жизнь (биосфера) и «феномен человека», т.е. собственно ноосфера. Причем ноосфера — это своего рода обволакивающий планету пласт мыслей, она возникает и развертывается вне биосферы.
Подлинным основателем современного учения о ноосфере является В. И. Вернадский, который внес новое содержание в это понятие, указав, что ноосфера — такое же материальное образование, как и биосфера, — закономерный и неизбежный этап развития самой биосферы, этап разумного регулирования взаимоотношений человека и природы. Человек может и должен перестраивать своим трудом и интеллектом «область своей жизни», но при этом обязан сохранять те условия биосферы, которые обеспечивают ему жизнь. Будучи естественным порождением разума человека, ноосфера в своем развитии должна основываться на высшем проявлении интеллекта — научном познании.
Если согласиться с тем, что биосферная функция человека должна заключаться в поддержании целенаправленного развития биосферы, ее он может выполнить только в эпоху ноосферы. При переходе биосферы в ноосферу перед человечеством возникает огромная по масштабам и значению задача — научиться сознательно регулировать взаимоотношения общества и природы. Только целесообразная, осознанная и планомерная деятельность людей может обеспечить гармоническое развитие природы и общества, не ограниченное во времени. При этом ноогенез — этап становления ноосферы — предполагает развитие не только биосферы и общества, но и каждой отдельной личности.
М.И. Будыко, проведя анализ процесса перехода биосферы в ноосферу, связал образование последней с достижением следующих эта-; пов: 1 — человечество стало единым целым, научно-техническая революция охватила всю планету; 2 — осуществилась коренная перестройка; связи и обмена, ноосфера стала единым организованным целым, веб части которого на различных уровнях действуют согласованно друг о другом; 3 — открыты принципиально новые источники энергии (ноосфера предусматривает коренную перестройку человеком окружающей
—---------- ~
природы, ему не обойтись без колоссальных источников энергии); 4 — достигнуты социальное равенство всех людей и подъем их благосостояния; 5 — возможность регулировать состояние биосферы в соответствии с потребностями человеческого общества.
Анализируя трагические последствия многих деяний человечества, весьма трудно согласиться, что биосфера уже вступила в стадию разумного, а не стихийного управления. Оптимизм В.И. Вернадского был вызван бурными успехами современной ему науки, существенно опережавшей и отчасти контролировавшей развитие техники и технологии. Однако со второй половины XX века развитие фундаментальной науки, исследующей основы мироздания, начало отставать от развития прикладных ее отраслей, которые, хотя и имеют сугубо практическое значение, не способны дать целостной картины дальнейшего развития природы и общества.
Известный эколог Ю. Одум (1986 г.) считает, например, что, несмотря на огромные возможности и способности человеческого разума к управлению природными процессами, еще рано говорить о ноосфере, так как человек не может предугадать все последствия своих действий. Об этом свидетельствует множество экологических проблем, возникших на нашей планете. Поэтому ряд ученых (Ю.Н. Куражков-ский и др.) полагает, что ныне правильнее говорить лишь о начальной стадии формирования ноосферы (протоноосферы), которая, развиваясь в пределах техносферы, конечно, имеет принципиальное отличие от ее будущего состояния — ноосферы.
Вопросы для самоконтроля
1.	Как вы считаете, продолжается ли биологическая эволюция человека? Обоснуйте свой ответ.
2.	Какими средствами достигалась независимость человека от окружающей природной среды?
3.	Энергетические вложения в жизнеобеспечение современного человечества продолжают возрастать. Существуют ли пределы этого роста? Если да, чем они определяются? Как скоро и каким образом может прекратиться прирост энерговооруженности человечества? Каковы будут последствия?
4.	Что означает невыполнение принципа Ле Шателье—Брауна в Условиях биосферы?
3. Почему нарушается динамическое равновесие в геоэкосистемах?
6.	Почему до сих пор человеческая деятельность уменьшает устойчивость биосферы?
7.	Объясните отличия «биосферонентризма» от «антропоцентризм ма». Какой вл ляд вам ближе? Обоснуйте.
8.	Обоснуйте необходимость развития космонавтики с точки зре, ниярешения проблем экологии.
9.	Обоснуйте положение: «экологизированная экономика — основа устойчивого развития общества».	7
10.	Конпепция устойчивого развития предусматривает коэволюцию т.е. параллельное, независимое развитие человека и других живых организмов. Означает ли это гарантию сохранения биологического многообразия на Земле?
11.	Капиталистическая система ведения хозяйства является господствующей. Тем не менее в документе ООН «Повестка на XXI век» (1992 год) прямо указывается на нецелесообразность сохранения этой социально-экономической системы. На чем основан этот вывод? Согласны ли вы с ним?
Глава 7. Антропогенное загрязнение природной среды,- масштабы
и последствия
§1. Понятие загрязнения природной среды
Загрязнение окружающей среды — это любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии и информации, с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы.
Разнообразные виды вмешательства человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим категориям загрязнений (рис. 7.1):
ингредиентное загрязнение, или внесение химических веществ, которые количественно или качественно чужды естественным биогеоценозам;
параметрическое (физическое) загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды;
биоценотическое загрязнение, которое заключается в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов, населяющих биогеоценоз;
стациально-деструкционное загрязнение (стация — место обитания популяции), изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования, связанном с оптимизацией природы в интересах человека.
С позиций кибернетики загрязнение можно считать комплексом помех в экосистемах, которые воздействуют на потоки энергии и информации в пищевых (энергетических) пепях. Однако в отличие от естественных, антропогенные помехи весьма часто приводят не к отбору наиболее приспособленных особей, а к массовой элиминации (вымиранию) организмов. Это обусловлено специфическими особенностями действий антропогенных факторов, из которых важнейшими являются следующие:
1) нерегулярность действия, а значит, и непредсказуемость для организмов, а также высокая интенсивность изменений, которая превышает их адаптационные возможности;
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Рис. 7.1. Схема классификации загрязнения экологических систем
2) неограниченные возможности действия их на организм (вплоть до уничтожения последних), что, конечно, присуще и природным факторам и пропессам, но лишь в редких случаях (стихийные бедствия, катаклизмы). ,
Помимо помех, которые возникают в экосистемах в качестве косвенных последствий тех или иных мероприятий, человек часто создает направленные помехи в каналах информации между компонентами экосистем. Примером может служить сознательное (направленное) загрязнение среды ядохимикатами специально для уничтожения хозяйственно вредных насекомых (инсектициды), грибов (фунгициды), сорняков и др. Применение последних есть воздействие на уровень продуцентов, а следовательно, и на все звенья пищевых цепей, которые связаны именно с уничтожаемыми растениями-сорняками. При этом происходит воздействие на все уровни организации жизни — от биогеоценоза в целом до популяций и отдельных индивидуумов. В подобных случаях ученые указывают на возможность ответных реакций природы и ее компонентов.
Природная цепная реакция — цепь природных явлений, каждое из которых неизбежно влечет за собой изменение других, связанных с ним явлений. Так, исчезновение насекомого-опылителя делает невозможным в дальнейшем плодоношение растения, а следовательно, появления новых поколений вида, размножающегося только семенами; это в свою очередь ведет к исчезновению животных, связанных с данным растением, а следовательно, их паразитов и т.д.
§ 2.	Масштабы антропогенного воздействия на биосферу
Рост численности населения на планете и интенсификация чело-веческой деятельности в связи с научно-технической революцией неминуемо приводят к резкому росту антропогенного влияния на природу. В результате на Земле происходят перераспределение водных ресурсов, изменение местного климата, преобразование некоторых черт рельефа. Из недр планеты ежегодно извлекается свыше 120 млрд т полезных ископаемых, выплавляется 800 млрд т различных металлов, производится более 60 млн т синтетических материалов, вносится в почву свыше 500 млн т минеральных удобрений и около 3 млн т различных ядохимикатов.
Рост масштабов антропогенного воздействия на природную среду проходит для нее бесследно: ежегодно уничтожаются десятки миллионов гектаров лесов, пахотных земель, исчезли тысячи видов животных и. растений (табл. 7.1).
Таблица 7.]
Масштабы воздействия человека на окружающую среду (Н.Л. Воронков, 1999 г.)
№ п/п	Вид ресурса или элемент среды	Воздействие, потребление			
		Общее количество		На душу населения	
		единица измерения	количество	единица измерения	количества
1	Извлечение из недр руд полезных ископаемых	млрд т/год	120	т	25—30
2	Отходы от переработки сырья	%	97—99		
3.	Отходы бытовые (мусор)	.млрд т/год	6- -8		1—1,5
4.	Перемещение почвы при с 'х и других работах	Трлн мУгод	4--5	mj	800—Ю00
5	Забор воды из различных источников, в том числе из рек	трлн м7год или км’/год % стока	3,5—3,7 3500—3700 8—10	mj	600—700
6	Измененная поверхность суши из них. распахано другие окультуренные земли (луга и пастбища)	млрд га, % суши млрд га, % суши млн. км2 млрд га	около 7 45—50 1,5—1,8 ]0— ]2 37—40 3,7—4,0	га га	0,28--0,34 0,7—0,8
7	Земли под застройкой: общая площадь полностью урбанизированные (под домами, асфальтом)	млн га, % суши млн. га, % суши	150—200 1 50 0,3	Га га	около 0,03 около 0,01
8.	Лесистость суши до появления человека в настоящее время	% %	около 75 около 25		
9.	Утрачено плодородных земель за историю человечества	млрд га	около2		
10	Скорость сжигания ископаемого топлива превышает его образование в геологическом прошлом	тыс. раз	300—400		
И-	А1гтрологенноепоступлепие СО2 в атмосферу превышает природное	раз	3—4	1	
12	Т емпы уничтожения лесов У ничтожено тропически х лесов	млн га/год %	17 около 50		
13.	Исчезновение видов-беспозвоночные млекопитающие с 1600 г по настоящее время уничтожено; позвоночных под угрозой исчезновения: животные растения	I вид 1 вид видов % %	сутки за 3—5 лет около 200 30 8—10		
Окончание табл. 7.1
№ п-'п	Вид ресурса или элемент среды .	Воздействие, потребление			
		. Общее количество		На душу населения	
		единица измерения	количество	единица измерения	количество
14	Темпы исчезновения видов по сравнению с эпохой вымирания динозавров	во сколько раз	1000		
15.	Добыто ресурсов за период 1901-1980 гг от общей добычи-.медь золото железо уголь	% ’ % % %	86 87 . 90 99		
16	Доля промышленно развитых стран в загрязнении среды (население 20% от мирового)	%	около 85		
17	Повысилось содержание диоксида углерода в атмосфере за 100 лет	%	15—20		
18	Различные потери нефти и нефтепродуктов	млн т/ год	70—90		
19.	Поверхность океана, покрытая нефтяной пленкой	%	10—15		
20.	Антропогенная пыль в атмосфере	млнт % от природной	200—400 15—20		
21	Потребление первичных биологических ресурсов	% от годового прироста	около 40		
§ 3.	Общая характеристика источников загрязнения
Источники загрязнения атмосферы подразделяются на естественные (природные) и искусственные (антропогенные). Естественные (извержения вулканов, пыльные бури, лесные и степные пожары) мало влияют на общий уровень загрязнения. Наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются антропогенные. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу более 15 млрд т С02, 200 млн т СО, более 500 млн т углеводородов, 120 млн т золы, более 160 млн т оксидов серы и 110 млн т оксидов азота и др. Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет, по некоторым данным, более 19 млрд т.
Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твердыми, жидкими и газообразными и оказывать вредное воздействие непосредственно после химических превращений в атмосфере либо совместно с другими веществами.
. Из всей массы загрязняющих веществ, которые поступают в атмосферу от антропогенных источников, 90% составляют газообразные вещества (оксиды серы, а юта, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов и др.), 10% — твердые и жидкие вещества.
Основные антропогенные источники загрязнения атмосферы представлены £ табл. 7.2.
Таблица 7.2
Основные источники загрязнения атмосферного воздуха (И.Б. Хомченко, 1997 г.)
Отрасль промышленности	Аэрозоли	Газообразные выбросы
Теплоэнергетика	Зола, сажа (Pb, Mo, Ve, Li, V, Ni, Си, Zn, Sn, Hg, N2O5), радионуклиды	NO:, CO:, CO, NO, SOi, бенз(а)пирен, альдегид, органические кислоты
Транспорт	Сажа (Pb)	СО, NO2, СХНУ бенз(а)пирен
Химическая промышленность	Пыль, сажа (Zn, Sn, Sb, Mo, Co, Ni, Cu, Bi, W, Hg, Cd)	H2S, CS2. СО, NH3 кислоты, растворители, летучие сульфиды
Металлургия	Пыль, оксиды железа (Mn, Zn, pb, Mo)	SO2, СО, NH3, NOx фтористые соединения, цианистые соединения, органические вещества, бенз(а)пирен
Промышленность строительных материалов	Пыль (Zn, Bi, Mo, Ca, Ba)	СО, органические соединения
Тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое ископаемое топливо, относятся к наиболее мощным источникам выбросов вредных веществ в атмосферу. Согласно данным Минприроды РФ, в 1995 г. общцй объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ТЭС составил 4474 тыс. т (твердых веществ — 1349 тыс. т, диоксида серы — 1913,5 тыс. т, оксидов азота — 1045 тыс. т, оксида углерода — 124 тыс. т), или 89% общего выброса по энергетической промышленности.
Автомобильный транспорт выделяет 60% газообразных загрязнителей воздуха. В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит до 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны Pb, СОх, NOx, СхНу, бенз(а)пирен. В выхлопных газах содержится большое количество углеводородов, их доля резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости при старте (таблица 7.3).
Таблица 7.3
Концентрация оксида углерода и бенз(а) пирена в выхлопных газах бензиновых двигателей
Режим работы	Концентрация	
	СО, %	бенз(а)пирена, мкг/ЮОм’
Холостой ход	2,5—3,0	4000
Разгон	2,0—5,0	10000
Равномерное движение	0,5г-1,0	>4000
Торможение	до 4	28000
Крайне опасной частью выхлопных газов являются соединения свинца, образующиеся при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца РЬ(С2Н5)4, добавляемого к бензину для повышения октанового числа. При этом при сжигании 1л бензина в воздух поступает 200—700 мг свинпа.
Содержание вредных веществ в составе отработавших газов зависит от типа двигателя, режима его работы, общетехнического состояния автомобиля, марки бензина.
Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь также сопровождаются выбросом в атмосферу пыли и различных газов. Выброс пыли в расчете на 1т чугуна составляет 4,5кг, СО, — 2,7кг и Мп — 0,5—1кт. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения As, Р, Sb, Pb, пары Hg и редких металлов, HCN и смолистые вещества.
В 1995 г. валовой выброс вредных веществ в атмосферу в целом по отрасли составил 2735 тыс. т, или 15% общепромышленного объема выброса. При этом основной объем загрязнений приходится на оксид углерода (70%).
Цветная металлургия. Служит источником загрязнения атмосферы пылью и газами. Выбросы предприятий цветной металлургии содержат токсичные пылевидные вещества As, Pb и др., поэтому они особо опасны. При получении металлов электролизом образуется большое количество газообразных и фтористых соединений. Выброс вредных веществ по отрасли составил 3693,2 тыс. т или 20,4% от объема выбросов промышленности России.
Угольная промышленность. Источником загрязнения являются промышленные отвалы пустой породы, или так называемые террико-ны. Внутри террикона вследствие самовозгорания длительное время идет горение угля и пирита, сопровождающееся выделением SO2, СО и продуктов возгорания смолистых веществ (бенз(а)пирен)-
В 1995 г. предприятиями отрасли выброшено в атмосферу 626,5 тыс. т вРедньа веществ, из них около 50% приходится на объединение «Воркута-уголь».
Химическая промышленность. Состав промышленных выбросов Весьма разнообразен; большинство химических соединений является
весьма токсичным для организма человека: СО, NO2, SO2, NHP пыль неорганических, веществ, H2S, соединения галогенов, органические вещества, цианистые соединения.
В 1995 г. объем выбросов в атмосферу в целом по отрасли составил 488,4 тыс. т. Для химических и нефтехимических производств характерны значительные объемы выбросов металлической ртути, составившие 54% от общего объема этих выбросов промышленности России в 1995 г.
Промышленность строительных материалов. Основные технологические процессы здесь — измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу.
Валовой выброс вредных веществ в атмосферу в целом по отрасли в 1995 г. составил 674,2 тыс. т. При этом наибольший «вклад» вносят цементные предприятия — 273 тыс. т, или 40,5%. В выбросах содержатся в основном пыль и взвешенные вещества (54% от суммарного выброса по отрасли), а также оксид углерода (23,3%).
В России составлен ранжированный перечень городов по количеству выбросов загрязняющих веществ В атмосферу от стационарных источников (таблица 7.4).
/
Таблица 7.4 Выбросы в атмосферу некоторых городов России (В.А. Вронский, 1996 г.)
Города	Выбросы, тыс. т/год	Города	Выбросы, тыс. т/год
1	2	3	4
Норильск	2486	Братск	142
Новокузнецк	674	Пермь	140
Магнитогорск	666	Нижний Новгород	139
Череповец	548	Хабаровск	129
Липецк	511	Рязань	109
Нижний Тагил	469	Саратов	97
Омск	409	Чита	90
Ангарск	376	Иркутск	86
Орск	365	Кемерово	84
Челябинск	341	Архангельск	81
Москва	298	Казань	80
Новочеркасск	252	Томск	76
Уфа	246	Владивосток	71
Новокуйбышевск	244	Краснодар	55
Мончегорск	221	Ростов-на-Дону	45
Красноярск	217	Новороссийск	41
Новосибирск	204	Тюмень	38
Волгоград	194	Пенза	33
Санкт-Петербург	185	Черкесск	31
Барнаул	181		
Источники загрязнения вод. Загрязняющие вещества, поступая в природные воды, вызывают изменение физических свойств воды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава воды, в частности появление в ней вредных веществ; появление плавающих вешеств на поверхности воды и отложений на дне; сокращение в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ загрязнения; появление новых бактерий, в том числе и болезнетворных.
Из-за загрязнения природных вод они оказываются непригодными для питья, купания, водного спорта и технических нужд. Особенно пагубно оно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и другие организмы, которые заболевают и гибнут в больших количествах.
На качественный и количественный состав вод в водоемах оказывает влияние: 1) миграция химических загрязнений из атмосферы; 2) поступление загрязняющих веществ в водоемы с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками; 3) поверхностный сток (дождевые, талые воды).
Сточные воды — это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека.
Загрязнения, поступающие в сточные воды, можно условно разделить на несколько групп. Так, по физическому составу выделяют нерастворенные, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Минеральные представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот и щелочей и другими веществами.
Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные, животные, химические вещества. Растительные органические соединения представляют собой остатки растений, плодов, растительного масла и пр. Загрязнения животного происхождения — это физиологические выделения людей и животных, останки животных, клеевые вещества. Химические органические соединения — это нефть и ее производные, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), синтетические моющие средства (СМС), фенол, формальдегид, пестициды и пр.
Бактериальное и биологическое загрязнения присущи главным образом, бытовым и животноводческим водам и стокам некоторых промышленных предприятий (боен, кожевенных заводов, меховых производств, биофабрик, предприятий микробиологической промышленности).
Бытовые сточные воды включают воды от банно-прачечных хозяйств, пищеблоков, больниц и др. Они поступают из жилых и общественных зданий, от бытовых помещений промышленных предприятий в виде канализационных сточных вод. Органическое вещество составляет около 58%, минеральные вещества — 42%. Реакция (pH) — нейтральная или слабощелочная.
В промышленном производстве вода используется как теплоноситель, поглотитель, средство транспортировки. Многие предприятия машиностроения, металлопереработки, коксохимии, тепловые электростанции используют воду для охлаждения. Расход воды на этих предприятиях для охлаждения достигает 80% от всего используемого количества воды. Кроме химического загрязнения такая вода способствует и тепловому загрязнению водоема.
На предприятиях пищевой, химической, нефтехимической промышленности вода используется как растворитель, входит в состав продукции. При этом образуются, как правило, специфические сточные воды.
В ряде случаев вода играет роль среды-поглотителя и средства транспортировки. При этом она загрязняется механическими примесями и растворимыми химическими веществами. На химических, целлюлозно-бумажных и гидролизных заводах, а также на предприятиях легкой и пищевой промышленности вода используется в качестве рабочей среды. Химический состав промышленных стоков весьма разнообразен — в соответствии с технологическим процессом. Реакция среды колеблется от резкощелочной до резкокислой.
Сельскохозяйственные стоки— это стоки животноводческих комплексов и стоки, образуемые при вымывании агрохимикатов и минеральных удобрений за пределы пахотного слоя в водоем (поверхностный сток). Для животноводческих стоков характерно ярко выраженное бактериальное и органическое загрязнение растительного и животного происхождения, а также загрязнение аммиачными соединениями. Поверхностные стоки загрязняются минеральными удобрениями, пестицидами, ядохимикатами, минеральными примесями.
Суммарный объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты России, распределяется между жилищно-коммунальным хозяйством (51%), промышленностью (35%) и сельским хозяйством (13%). Объем сброса загрязненных сточных вод в 1995 г. составил по промышленности — 8,6 млрд м5, в сельском хозяйстве — 3,2 млрд м3, по объектам ЖКХ — 12,5 млрд м3.
О масштабах загрязнения поверхностных вод некоторыми отрасг лями промышленности говорят следующие, цифры.	'
Электроэнергетика — крупнейший потребитель пресной и mojH ской воды, доля отрасли в общем объеме забора пресной воды про-?
мышленностью — 66%, морской воды — 98%, по использованию воды L около 70%.Водохранилища, возникшие в результате сооружения плотин гидроэлектростанций, помимо положительного эффекта (регулирование речного стока, снижение опасности наводнений и развития эрозии почв, снабжение водой и др.) оказывают и отрицательное воздействие на природную среду (затопление земель и населенных пунктов, засоление или заболачивание почв, затопление и разложение наземной растительности, развитие новых видов водной флоры и фауны и т.п.).
В нефтеперерабатывающей промышленности сброс загрязненных сточных вод в водоемы составляет 31,1 млн м3, бульшая их часть (около 80%) сбрасывается недостаточно очищенными. Серьезный ущерб окружающей среде наносится разливом нефти вследствие порывов трубопроводов. По данным Минтопэнерго РФ, общее количество аварий на нефтепроводах в 1995 г. составило 25477.
Доля нефтеперерабатывающей промышленности в общепромышленном сбросе загрязненных сточных вод составляет около 4%, сам выброс достигает 317,4 млн м3.
Из общего объема загрязненных сточных вод угольной промышленности (740,2 млн м3) около 80% сбрасываются недостаточно очищенными, остальные без очистки. Предприятия черной металлургии сбрасывают 757,7 млн м3 загрязненных сточных вод, цветной металлургии — 529 млн м3 (36% из них сбрасывается без очистки).
Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность является одной из самых водоемких отраслей народного хозяйства, которые оказывают значительное воздействие на поверхностные воды. Объем используемой воды в 1995 г. в целом по отрасли достиг 2019 млн м3. На эту отрасль приходится более 20% общего промышленного сброса загрязненных сточных вод в стране.
Сброс загрязненных сточных вод в водоемы предприятиями химической и нефтехимической промышленности в 1995 г. составил 1451,7 млн м3, из них более 50% приходится на сточные воды от городских систем канализации и других предприятий, принимаемых на баланс химических предприятий.
Предприятиями стройиндустрии в водоемы сброшено 129,5 млн м3 загрязненных сточных вод, при этом объем сточных вод, поступающих в водоемы без очистки, увеличился до 60,8 млн м3.
В 1995 г. предприятиями машиностроения использовано 2,9 млрд м3 свежей воды, после энергетики — это наиболее крупный показатель в промышленности. В поверхностные водоемы поступило 1,82 млрд м3 сточ-нпгх вод. Из них загрязненных — 0,78 млрд м3, в т.ч. 0,17 млрд м3 — без очистки.
Источники загрязнения почв. По своему положению и свойствам почва фактически является конечным местом сосредоточения всех природных и антропогенных загрязнений, при этом последние вносят основной вклад:
теплоэнергетика (угольная пыль, зола, дым, аэрозоли тяжелых металлов — ртути, мышьяка, свинца, ванадия, газы SO2, SO3, NO2, бензапирен, фтористые и мышьяковые соединения, радионуклиды);
черная металлургия (рудная и железистая пыль, оксиды железа, марганца, мышьяка, зола, сажа, SO2, SO3, NH3, NO2, HCl);
цветная металлургия (пыль, пары и оксиды свинца, цинка, кадмия, меди, мышьяка, ртути, фтора, SO2 и т.д.);
промышленность строительных материалов (цементная пыль, фтор и др);
химическая промышленность (SO2, SO3, HF, H2S, HCl, HNO., NH3, фтористые соединения, углеводороды, растворители, эфиры, фенолы и др.);
транспорт (углеводороды, свинец, угольная пыль, зола, СО, SO2, H2S, бенз(а)пирен, непредельные углеводороды);
сельское хозяйство (удобрения, пестициды, ядохимикаты и т.д.);
нефтеперерабатывающая и нефтедобывающая промышленность (нефть, нефтепродукты, бенз(а)пирен, серосодержащие соединения и др );
атомные электростанции (радионуклиды, йод-131, стронпий-90, пезий-137, плутоний-239, калий-42 и др.);
Накопление загрязняющих веществ в почве происходит в результате; непосредственного внесения в почву или на нее (удобрения, пестициды); поступления атмосферных загрязнений в почву (аэрозоли тяжелых металлов, радионуклиды, летучая зола, газы и др.); поступления загрязнителей в почву с поверхностными стоками; выпадания загрязнителей в почву с атмосферными осадками.
Применение минеральных удобрений приводит к аномально высоким содержаниям в почве азота в нитратных и аммиачных соединениях, ионов хлора, фосфора (зафосфачивание почв). При поливах сточными водами в почву попадают патогенные микроорганизмы, личинки гельминтов, канцерогенные вещества.
Среди токсичных веществ, попадающих с атмосферными осадками в почву, особое место занимает сера. В промышленных районах страны с осадками ее ежегодно выпадает 20—30 кг/га (в форме SO2).
Основные источники загрязнения почвы канцерогенными веществами — выхлопные газы самолетов, автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций, котельных. В почву канцерогены поступают вместе с крупно- и среднедисперсными частицами пыли, при утечке нефти или продуктов ее переработки.
Интенсивность загрязнения ими колеблется в значительной степени, qJo зависит от мощности источника загрязнения и других факторов. Основной источник попадания в почву свинца — выхлопные газы автомобилей (ежегодно в почву поступает 250 тыс. т свинца).
Достаточно привести только один пример, свидетельствующий о масштабах химического загрязнения почв/ На предприятиях химической и нефтехимической промышленности в 1995 г. образовалось свыше 11 млн т отходов (шламы, ртутьсодержащие отходы, отработанная соляная и серная кислота, дистиллерная жидкость и шлам производств кальцинированной соды, лигнин, фосфогипс, изношенные шины, резиносодержащие отходы и др.). Из них используется только около 30%, а остальные отходы либо уничтожаются и вывозятся на свалки, либо складируются в специально отведенных местах.
Важным источником загрязнения, почв могут быть излучения. Этот тип загрязнения появился одновременно с широким использованием радиоактивных веществ. Радиоактивные элементы, отличающиеся умеренной или короткой жизнью (периодом полураспада), обычно распадаются раньше, чем попадают в почву, однако они могут стать опасными в дождливый период, когда ускоряется их выпадение на почву. Опасными являются 140Ва, 144Се, 131Y, 238U, Zr и особенно l5?Cs (Т]/2= 50лет) и 9ftSr (Т1/2 = 27 лет). Ионизированные источники радиации можно разделить на:
— неконтролируемые (отходы урановых шахт, заводов по переработке горючих веществ и атомных станций, зольные выбросы ТЭС);
— контролируемые (ядерные установки; источники, используемые в лабораториях, на заводах, в медицинской практике).
Потенциальными источниками радиоактивного загрязнения могут быть аварии или несчастные случаи на АЭС, испытания ядерного оружия.
Хотя радиоактивное загрязнение не вызывает изменений свойств почвы, радионуклиды из почвы поступают в продукцию растениеводства и животноводства, в течение десятилетий могут находиться в пахотном слое.
§ 4.	Ответные реакции природы (экологический бумеранг)
Под этим выражением, часто употребляемым в последнее время, Понимают особо опасные явления, которые возникают в окружающей среде в результате непродуманной, в экологическом смысле, хо
зяйственной деятельности человека и могут оказаться вредными для него самого.
Эффект бумеранга проявляется в двух формах:
1. Острых воздействий, например усыхания лесов от кислотных дождей.
2. Перманентных, хронических процессов типа постепенного изменения климата, ослабления принципа Ле Шателье—Брауна, и т.п.
Очевидно, что эффект бумеранга проявляется тем сильнее, чем выше уровень нарушений человеком природных систем.
Выделяются следующие аспекты последствий загрязнения окружающей среды:
1.	Медико-социальный. Имеется в виду воздействие деградирующей среды на здоровье человека.
2.	Экономический. Негативное влияние загрязнения среды на общественное производство и его конечные результаты.
3.	Экологический. Нарушение процессов протекания естественных природных процессов.
4.	Духовно-эстетический. Негативное влияние деградирующей среды на духовное состояние и эстетическое восприятие людей.
Парниковый эффект. Все виды солнечного излучения (от ультрафиолетового до инфракрасного) достигают земной поверхности и нагревают ее. Последняя переизлучает ранее накопившуюся тепловую энергию в виде ИК-излучения в Космос. Переизлученное ПК-излучение интенсивно поглощается некоторыми газами (СО2, СН4, NO2, фреонами). Указанные газы, называемые парниковыми, действуют в атмосфере, как стекло в парнике: они беспрепятственно пропускают к Земле солнечную радиацию, но задерживают тепловое излучение Земли. В результате повышается температура ее поверхности, изменяются погода и климат.
Под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры планеты в результате изменения теплового баланса, обусловленное постепенным накоплением парниковых газов в атмосфере.
Основным парниковым газом является диоксид углерода (табл. 7.5). Его вклад в парниковый эффект, по разным данным, составляет от 50 до 65%. К другим парниковым газам относятся метан (около 20%). оксиды азота (примерно 5%), озон, фреоны (хлорфторуглероды) и другие газы (около 10—25% парникового эффекта). Всего известно около 30 парниковых газов, их утепляющий эффект зависит не только от количества в атмосфере, но и от относительной активности действия на одну молекулу. Если по данному показателю СО2 принять за единицу, то для метана он будет равен 25, для оксидов азота — 165, а для фреона — 11000.
Таблица 7.5  Изменение концентрации основных парниковых газов в атмосфере
Земли, их динамика и свойства (К.Я. Кондратьев,
1990 — с дополнениями)
Показатели	Единица измерения	Диоксид углерода	Метан	Фреоны	Оксиды азота
Концентрация в доиндустриаль-ный период •	частей на млн	280	0,79	ничтожно мало	0,288
Концентрация в современный период	частей на млн	354	1,72		
Ежегодный рост	%	0,3—0,5	0,5—1,0		0,2—0.3
Время жизни	лет	50—200	10	130	150
Активность действия	на 1 молекулу	1	25	11000	165
Доля в парниковом эффекте	%	66	18	8	3
Начиная с середины XIX столетия содержание С02 в атмосфере менялось следующим образом (частей на миллион, или содержание молекул С02 на миллион молекул воздуха) 1859 г. — 265—290; 1958 г. — 313; 1978 г. — 330; 1990 г. — 350, т.е. увеличилось на 12—15%.
Основным антропогенным источником поступления СО2 в атмосферу является сжигание углеродсодержащего топлива (уголь, нефть, мазут, метан и др.). Ныне только от теплоэнергетики в атмосферу поступает около 1 т углерода на человека в год; по прогнозам, в первой половине XXI столетия выброс достигнет 10 млрд т. Согласно Ю.В. Новикову (1998 г.), доли некоторых государств в глобальном выбросе СО2 таковы: США — 22%, Россия и Китай — по 11%, Германия и Япония — по 5, остальные страны — около 46%.
Вследствие парникового эффекта среднегодовая температура на Земле за последнее столетие повысилась на 0,3—0,6 °C. В настоящее время увеличение концентрации СО2 происходит примерно со скоростью 0,3—0,5% в год. Увеличивается содержание и других парниковых газов: метана — на 1%, оксидов азота — на 0,2% в год. По разным источникам, удвоение содержания парниковых газов, которое может произойти во второй половине текущего века, вызовет повышение среднегодовой температуры планеты на 1—3,5 "С.
Глобальное потепление климата и обусловленное им повышение Уровня Мирового океана многими учеными рассматривается как величайшая катастрофа не только для отдельных экосистем, но и биосферы в целом:
1.	В случае повышения-уровня океана на 1,5—2 м под затопление попадает около 5 млн км2 земель, причем наиболее плодородных и П'стонаселенных. На них проживает около 1 млрд человек и собира
ется почти треть урожая многих сельскохозяйственных культур. Вынужденные переселения народов в глубь материков чреваты военными конфликтами и социальными потрясениями.
2.	Помимо подъема уровня океана потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением Гранин природных юн, ростом числа штормов и ураганов, ускорением темпов вымирания животных и растений. Следствием этого, очевидно, явится резкое обострение продовольственной проблемы.
3.	Уменьшение различий температуры на полюсах и экваторе (в основном за счет более сильного потепления полюсов) вызовет, в свою очередь, подтаивание вечномерзлых почв (таковых в России около 2 млн км2) и высвобождение из них огромных количеств метана, что усилит парниковый эффект.
4.	Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей как вследствие усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний.
Вышеизложенное дало основание Международной конференции по проблемам изменения климата (Торонто, 1979 г.) заявить, что «...конечные последствия парникового эффекта могут сравниваться только с глобальной ядерной войной».
К этому, как считают ученые, следует добавить и последствия от возрастающего влияния на климат антропогенного тепла. Согласно М.М. Будыко, радиационный баланс земной поверхности и производимая человечеством тепловая энергия ныне соотносятся как 49:0,02; что практически не сказывается на глобальной температуре. Однако при современных темпах роста производства энергии (около 10% ежегодно) в текущем столетии антропогенное тепло и радиационный баланс заметно сблизятся, что сделает вполне реальным термодинамический, или тепловой кризис.
Кислотные дожди. В последние 15—20 лет возникла сложная и трудноразрешимая экологическая проблема кислотных дождей (pH < 5,0). При сжигании различных видов топлив, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу поступает значительное количество оксидов серы и азота. При взаимодействии их с атмосферной влагой образуются азотная и серная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые соединения, что в сумме дает раствор с кислой реакцией.
Согласно расчетам, доля диоксида серы в образовании кислых осадков составляет около 70%. Появлению кислых осадков способствует также СО2: из-за его постоянного присутствия в атмосфере нормальным является pH осадков 5,6.
В дальнейшем кислоты выпадают на поверхность суши или водоемов в виде кислотных дождей или иных атмосферных осадков. Отвечены случаи выпадения осадков с pH 2,2—2,3; • что соответствует кислотности уксуса.
Общее количество выбросов SO2 и NO, в мире ежегодно составляет более 250 млн т. В пересчете на душу населенйя количество выбросов (кг/год): в Дании — 4, бывшем СССР — 18, Англии — 32, Польше — 55, Австрии — 8, Германии — 160, Италии — 20, Швеции — 6 (Г.В. Войткевич, В.А. Вронский, 1996 г).
Кислые осадки особенно типичны для Скандинавских стран, а также Англии, ФРГ, Бельгии, Дании, Польши, Канады, северных районов США. Отмечаются случаи конфликтных ситуаций из-за их трансграничных переносов. Например, отдельные районы Норвегии, Финляндии, Исландии, Дании на 80—90% загрязняются со стороны ФРГ и Люксембурга. Для Швеции доля осадков извне близка к 70%. В России очаги образования приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск, Красноярск и другие районы. В наши дни в Санкт-Петербурге pH дождя колеблется от 4,8 до 3,7, в Красноярске — от 4,9 до 3,8, в Казани — от 4,8 до 3,3. В городах до 70—90% загрязнений в атмосферу, в том числе и способствующих образованию кислых осадков, поставляет автотранспорт (Ю.В. Новиков, 1998 г.).
Отрицательное влияние кислых осадков разнообразно: почвы, водные экосистемы, растения, памятники архитектуры, строения и другие объекты в той или иной степени страдают от них.
Действие кислых осадков на почвы наиболее ощутимо проявляется в северных и тропических районах. Для первых это связано с тем, что подкисляются и без того кислые (подзолистые и их разновидности) почвы. Они, как правило, не содержат природных соединений, нейтрализующих кислотность (карбонат кальция, доломит и др.). Почвы в тропиках хотя и имеют нейтральную и щелочную реакцию, но также не содержат веществ — нейтрализаторов, кислотности (из-за интенсивного и постоянного промывания дождями).
Поступая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание катионов, снижают активность редупентов, азотофиксато-ров и других организмов почвенной среды. При pH, равном 5 и ниже, в почвах резко возрастает растворимость минералов, из них высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит. Кислые осадки также повышают подвижность тяжелых металлов (кадмия, свинца, ртути). В ряде мест кислые осадки и продукты их действия (алюминий, тяжелые металлы, нитраты и др.) проникают в грунтовые Воды, а затем в водоемы и водопроводную сеть, где также способ
ствуют высвобождению из труб алюминия и других вредных веществ. ; В итоге происходит ухудшение качества питьевой воды.
Действие кислых осадков на водные экосистемы весьма многообраз- 5 но. Кислые осадки, «опадая в водные источники, повышают кислотность и жесткость воды. При pH ниже 6 сильно подавляется деятельность ферментов, гормонов и других биологически активных веществ, от которых зависит рост и развитие организмов. Особенно отрицательное действие, проявляется в основном на яйцеклетках и молоди.
Сейчас на Земле насчитываются многие тысячи озер, практически лишившихся своих обитателей. Почти 20% рек и озер Швеции, Норвегии и Канады потеряли более половины обитающих в них организмов. Так, в Швеции в 14 тысячах озер уничтожены наиболее чувствительные виды, а 2200 озер фактически безжизненны. Около 1000 озер в США заметно подкислены, а более 3 тысяч имеют кислотность, неблагоприятную для многих обитателей.
Действие кислых осадков и атмосферных загрязнений на леса способствует выщелачиванию из растений биогенов (особенно кальция, магния и калия), сахаров, белков, аминокислот. Кислые осадки повреждают защитные ткани, увеличивают вероятность проникновения через них патогенных бактерий и грибов^ способствуют появлению вспышек численности насекомых. Такие воздействия имеют конечным результатом снижение продуктивности фитоценозов, а нередко и их массовую гибель. Накоплено много данных об отрицательном влиянии кислых осадков на растения через почву, прежде всего в результате увеличения подвижности алюминия и тяжелых металлов. Свободный алюминий повреждает молодые корни, создает очаги для проникновения в них инфекции, а также вызывает преждевременное старение деревьев (болезнь Альпгеймера).	'	.<
Особенно сильно повреждаются хвойные леса, что в первую оче- ‘ редь связано с большой продолжительностью жизни их хвои (4—6 лет), обусловливающей накопление в ней относительно больших концепт-раций токсикантов.	|
Первыми признаками поражения хвойных лесов газами и кислы- ’ ми осадками служат сокращение сроков жизни хвои и уменьшение ее > размера. При этом наиболее сильно повреждаются леса, произраста- 1 ющие в неблагоприятных условиях (на бедных почвах, в гористых 1 местностях, в зоне туманов и т.п.). Высокой поражаемостью отлича- | ются также бук, граб и твердолиственные виды. >	й
Повышенной чувствительностью к загрязнению атмосферы харак- j теризуются многие виды лишайников. В результате они обычно пер-выми исчезают из экосистем и поэтому являются индикаторами не- J благоприятного состояния среды. Это обстоятельство часто исполь-ia зуют экологи. Значительные цлошади пораженных и погибших ога
загрязнения атмосферы почв лесов имеются в ФРГ, Швеции, Фин-1ЯНДии, Австрии, Польше, Канаде, на севере США и в других райо-нах В ФРГ массовое поражение лесов зарегистрировано в начале 80-х годов- В хвойных лесах, особенно пихтовых, повреждения отмечались gO—90% деревьев, а в среднем у* 10% всех видов древесных растений.
В России повреждено около 1,5—2 млн га лесов, при этом основные очаги поражения расположены в районе Норильска, Мончегорска, Братска. Всего на Земле из-за кислотных дождей повреждены леса плошадыо 31 млн га.
Сейчас особое внимание уделяется поражению лесов в результате совместного действия традиционных загрязнителей (SO2, NO2) и озона. Приземный озон является в основном продуктом фотохимического смога. В его присутствии интенсивно разрушается хлорофилл, причем как в результате прямого влияния, так и через ускорение расходования витамина С, который защищает хлорофилл от окисления.
Истощение озонового слоя. В последние годы наблюдается устойчивая тенденция снижения содержания озона в верхних слоях атмосферы. По разным оценкам, в средних и высоких широтах Северного полушария такое уменьшение составило 2—10%.
Наиболее значительная потеря озона регистрируется над Антарктидой, где его содержание в озоновом слое за последние 30 лет уменьшилось на 40—50%. Пространство, в пределах которого регистрируется заметное уменьшение концентрации озона, получило название «озоновой дыры» (рис. 7.2). В настоящее врехы «озоновая дыра» вьпила за пределы континента и по размерам (10 млн км2) превышает площадь США.
Меньшая по размерам «дыра» наблюдается и над Арктикой. Отмечается появление так называемых «блуждающих дыр» площадью от 10 до 100 тыс. км2 в других регионах, где потери озона достигают 20—40% от нормального уровня (около 0,06 мг/м3). Беспрецедентная аномалия озона как по уровню его дефицита, так и по размерам затронутой территории была отмечена в России. Согласно Росгидромету, в феврале 1995 г. над всем Северным полушарием, а особенно над рядом районов Восточной Сибири вплоть до Урала зафиксировано рекордное уменьшение концентрации озона — до 40%, сохранявшееся в течение 25 суток. К середине марта в отдельных районах оно достигло 50%. Как следствие, в апреле и декабре отклонение от климатических норм составило 15%.
Крайне опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана — увеличение числа заболеваний раком Кожи и катарактой глаз. Из-за уменьшения концентрации озона только 1% происходит увеличение интенсивности УФ-излучения у поверхности Земли на 15%. В свою очередь, это, согласно официальным Даппым ООН, приводит к появлению в мире 100 тыс. новых случаев \ катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи, а также вызывает снижение иммунитета как у человека, так и у животных.
^o.ioihs Уч. пос. длястуд. ВУЗа
Рис. 7.2. Динамика «озоновой дыры» в пределах Антарктиды (по Н.Ф. Реймерсу, 1990 г.) (пространство без штриховки).
Помимо ухудшения здоровья, истощение озонового слоя способствует усилению «парникового эффекта», снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению окружающей среды. Согласно Ю.В. Новикову (1998 г.), проникновение через «озоновые дыры» солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов, которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50—100 раз, увеличивает число мощных лесных пожаров. В 1996 г. в России его- : рело 2 млн га лесов.
В чем же причина убыли озона из атмосферы? После ряда международных экспедиций в Антарктиду было установлено, что, помимо физико-географических факторов, озоновый слой разрушают техногенные загрязнители: оксиды азота NO и NO2, галогенопроизводные; углеводородов (фреоны): CFC13 (фреон-11), CF2C12 (фреон-12) и дру- ч гие, кипящие при комнатной температуре, высоколетучие, химичес- : ки инертные у поверхности Земли.
Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, считав ют фреоны (хладоны), которые широко используются как газы-носи-' тели (пропилленты) в различного рода аэрозольных баллончиках, , холодильных установках и т.п.
Будучи чрезвычайно инертными, фреоны минуют тропосферу без^ изменений. Только в стратосфере они подвергаются фотохимическо- а му разложению по радикальному механизму,	например:	»
CFC13 —CFCI2 + CI	J
или	'Ц
CFC1.
CFC1 + Cl
С1 + О, -» СЮ + О2
или
СЮ + О -» С1 + О2
Образовавшиеся активные атомы хлора включаются в циклический процесс разрушения озона:
Oj + О -> 2ОГ
фреоны способны находиться в атмосфере, не разрушаясь 70— 100 лет, поэтому они всегда достигают озонового слоя и разрушают его. При этом каждый атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 тыс. атомов озона. До недавнего времени в мире производилось около 1,3 млн т озоноразрушающих веществ. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40% — на страны ЕС, 10—12% — Японию, 7—10% — Россию.
Из других техногенных причин разрушения озонового слоя называют уничтожение лесов, как основных поставщиков кислорода в атмосферу. Зарегистрировано также разрушение озона при ядерных взрывах в атмосфере, крупных пожарах и других явлениях, сопровождающихся поступлением в верхние слои атмосферы оксидов азота и некоторых углеводородов. Установлено также,- что уничтожают озон полеты сверхзвуковых самолетов в стратосфере, запуски космических ракет. Только один запуск авиакосмической системы «Шаттл» приводит к потерям 10 млн т озона. 300 таких запусков в год и практически весь озон будет уничтожен.
В последнее время ученые высказывают предположение о существенном вкладе природных явлений в процессы разрушения озона и возникновении «озоновых дыр». К таковым относятся, например, Н-летние циклы солнечной активности, выход озонразрушающих газов (водород, метан) из разломов земной коры, наличие своеобразных восходящих вихрей над Антарктидой, способствующих рассеиванию озона.
Антропогенное воздействие на ближний Космос. Околоземное космическое пространство (ОКП) представляет собой внешнюю газовую оболочку, которая окружает планету. -Оно играет роль в сложнейших солнечно-земных взаимосвязях, определяющих условия жизни на Земле.
Антропогенные воздействия на ОКП, связанные с началом космической эры, весьма опасны, они оказались значительнее уровня более продолжительного влияния человека на любую другую природную среду, например приземную атмосферу (тропосферу). ОКП уязвимее, нежели другие среды, поскольку количество вещества в ней Неизмеримо меньше, а энергетика процессов гораздо слабее по сравнению с тропосферой, а тем более гидро- и литосферой.
Выделяют следующие виды воздействия человека на эту среду-1) выброс химических веществ вследствие работы двигателей ракет- > 2) создание энергетических и динамических возмущений в результате полетов ракет; 3) загрязнение твердыми фрагментами, космическим мусором; 4) электромагнитное излучение радиопередающих систем; 5) радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядер-ных энергетических установок, используемых на космических аппаратах; 6) попадание загрязнителей из приземной атмосферы.
Практически бесконтрольное использование ОКП привело к его загрязнению огромным количеством мусора (более 3000 т, по данным М.Н. Власова, 1998 г.). Фрагменты последнего сосредоточиваются на высотах более 400 км; они занесены в каталог, за ними ведется постоянное слежение. Наиболее опасно большое количество мелких (менее 10 см) осколков; их поток существенно превышает поток метеоритов. По некоторым данным, при сохранении современных темпов загрязнения общее количество твердых частиц размером более 1см вырастет за 100 лет более чем в 2 раза, что представит ;
реальную опасность для космических полетов.	з
Наиболее опасными в плане изменения свойств ОКП в негатив- ; ную сторону признается выброс химических веществ. Так, в резуль- 1 тате пролета одной тяжелой ракеты «Протон» (РФ) в ОКП поступает 3 около 100 т воды и более 90 т диоксида углерода. Для американского 1 «Шаттла» эти показатели выше: 470 и ПО т, соответственно. Указан-
ные химические вещества активно реагируют с ионами кислорода ионосферы, причем оказалось, что процесс идет гораздо быстрее, ; нежели в естественных условиях. В результате резко возрастает ско- ; рость рекомбинации ионосферной плазмы и падает концентрация за-ряженных частиц, т.е. образуются так называемые «ионосферные ’
дыры». Сообщалось, что наиболее крупномасштабные нарушения были ’ зарегистрированы после запуска ракет «Сатурн-5» (США): горизон-
тальные размеры «дыры» составили тысячи километров, а содержа- ; ние электронов уменьшилось в них в несколько раз. Напомним так-же, что диоксид углерода, который при запуске ракет распространя- J ется на сотни километров, играет большую роль в тепловом балансе;:
термосферы.
Как считают специалисты, сохранение ОКП как внешней защитной оболочки Земли возможно только при условии ограничения пус-
ков ракет и принципиального изменения технических средств и мето-.<
дов выведения космических кораблей на орбиту.	7
Уничтожение и деградация лесов. По данным ООН, площадь ле- '
сов планеты сокращается ежегодно на 25 млн га (половина террито---
рии Франции), что составляет около 1% лесистой суши. Однако прй>
этом важно подчеркнуть, что вырубки идут главным образом в стра-^
нах «третьего мира».
Площади тропического леса Южной Америки («легкие Земли») сокращаются с каждым годом, что грозит обернуться в перспективе глобальной экологической катастрофой (рис. 7.3). Леса Амазонки, занимавшие еще в 1980 г. площадь около 7 млн км2, интенсивно выжигают. Тропические леса, покрывающие почти 7% земной поверхности в экваториальных районах и вносящие огромный вклад в обогащение атмосферы Земли кислородом и в поглощение диоксида углерода, уничтожаются со скоростью 10 млн га в год.
Рис. 7.3. Последствия и результаты вырубки лесов (по И.Т. Суравегиной и В.М. Сенкевичу, 1995 г.)
Вредными выбросами промышленности поражено 30% лесов Австрии, 50% лесов Германии, леса Чехии, Словакии, Польши. Леса
Скандинавских стран сильно пострадали от кислотных дождей, виновниками в образовании которых являются другие европейские страны. Деградируют канадские леса от загрязнений, переносимых из США: в частности, до 70—80% деревьев, произрастающих в кленовых лесах.
В России ежегодно вырубается 1,8 млн га и, кроме того, миллион гектаров лесных угодий гибнет или повреждается вредными промышленными выбросами. Так, на Кольском полуострове леса гибнут со скоростью 1 км в год.
Ученые предупреждают, что уничтожение лесов ведет к снижению порога устойчивости биосферы, увеличению силы наводнений, селей, водной эрозии, пыльных бурь, засух и суховеев, ускорению процессов опустынивания. Ежедневно на планете вымирает один-два вида диких растений, при этом следует помнить, что только один вид растений обеспечивает существование в среднем 11 видов животных, а в тропических лесах — даже 20 видов. Следовательно, с обезлесением ландшафтов сокращается генетическое разнообразие экологических систем, постепенно уничтожается живое вещество биосферы.
Многие лесные массивы, в первую очередь пригородные, стали местами массового отдыха. Однако такое рекреационное лесопользование, оздоровляя человека, способно, тем не менее, вызвать ухудшение качественного состояния леса, а в ряде случаев и его полную деградацию. При этом снижаются санитарно-гигиенические, водоохранные и почвозащитные функции природных лесов, а также теряется их эстетическая ценность.
С уплотнением почвы (автомашины, туристы) ухудшаются состояние древесно-кустарниковой растительности и питание деревьев, поскольку на высоких вытоптанных участках почва подсыхает, а на пониженных — переувлажняется. Как следствие ухудшения питания деревья ослабляются, их рост замедляется. Кроме того, уплотнение; почвы нарушает ее структуру, уменьшает пористость, резко ухудшает^ условия жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.	;
Бесконтрольный сбор грибов, ягод, цветов снижает уровень ca-j Мовозобновления соответствующих растений. Шум отпугивает птиц* и животных, часто мешает им нормально растить потомство. Зарубки? на стволах, обламывание ветвей вызывают заражение деревьев насе-^ комыми-вредителями. Участок земли, на котором был разведен кос-| тер, полностью выходит из строя на многие годы.
Взаимосвязь экономического и экологического вреда. Помимо вред-з ного влияния на здоровье людей, загрязнение биосферы наносит ог-| ромный ущерб экономике. Подразделение вреда от загрязнения пр*Н родной среды на экономический и экологический логично вытекав^
самой системы взаимодействия общества и природы, где функци-онирУ101 две п°Дсистемы — экономическая и экологическая.
рассмотрим более подробно возможные формы и виды ущерба, образовавшиеся в результате изменений в природной среде под влиянием хозяйственной деятельности человека. Согласно Т.А. Деминой (1996 г), все виды ущерба можно подразделить на исчислимые (стоимостные или натуральные) и условно-исчислимые, т.е. практически не поддающиеся количественной опенке.
В свою очередь исчислимый ущерб подразделяется на экономический и социально-экономический.
Экономический ущерб включает: потери в результате недополучения промышленной, сельскохозяйственной и лесохозяйственной продукции; потери вследствие снижения продуктивности биогеоценозов; затраты, обусловленные сокращением срока службы зданий и сооружений; потери сырья, топлива и материалов, вызванные выбросами, сбросами; затраты на ликвидацию последствий от загрязнения; затраты на восстановление или поддержание равновесия в экосистемах; потери производства, вызванные снижением эффективности труда, которое, в свою очередь, обусловлено ростом заболеваемости.
К. социально-экономическому ущербу относятся; затраты в области здравоохранения и социального обеспечения из-за роста заболеваемости; затраты на сохранение рекреационных ресурсов; потери вследствие миграции, вызванной ухудшением качества среды.
Условно-исчислимый вид ущерба подразделяется на социальный и экологический.
К социальному ущербу относятся: эстетический ущерб от деградации ландшафтов; рост смертности, патологических изменений в организме людей; психологический ущерб, вследствие неудовлетворенности населения качеством среды.
Экологический ущерб составляют необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение некоторых видов флоры и фауны, генетический ущерб.
Так, экономический вред, возникший в результате нарушения правил пожарной безопасности в лесах, включает: стоимость уничтоженной огнем товарной древесины, строений и сооружений, пострадавших при пожаре, затраты на тушение пожара и последующую уборку территории, расходы по возмещению ущерба другим организациям и кипам. Однако есть и другие потери. Перестал существовать лесной Массив, атмосфера лишилась одного из естественных своих фильтров, очищающих воздух от пыли и газов, а почвы и реки — от эрозии и обмеления. Отсюда возникает необходимость исчислять не только Экономический, но и экологический вред. Экологический вред пося-
гает на право человека на чистую, здоровую и благоприятную для
жизни природную среду.
Вред экологический неразрывно связан с экономическим, поскольку оба исходят из одного и того же источника причинения и имеют одни и те же способы проявления. Так, загрязнение водоема в результате сброса неочищенных стоков не только ухудшает качество вод, делая их экологически вредными, но и наносит ущерб товарным запасам рыб и других водных животных, приводит в негодность пляжи, места отдыха и т.д.
Ущерб от загрязнения окружающей среды непрерывно растет, при-чем во всех промышленно развитых странах: например, по данные Национального совета США по контролю за загрязнением, ущерб от выбросов вредных веществ в атмосферу для экономики страны составил в 1968 г. 1,6 млрд дол., а в 1977 г. уже 24,9 млрд дол. По некоторым сведениям, ныне он превышает астрономическую цифру — 100 млрд дол.
Выразить экологический вред в деньгах — это значит не только оценить необходимые затраты на восстановление нарушенной природной среды, на воспроизводство природных ресурсов и комплексов, обязательно следует вычислить те потери, которые невосполни- >: мы или трудновосполнимы. Например, в случае уничтожения лесно-го массива в расчет ущерба необходимо брать: а) расходы по посадке и выращиванию леса до взрослого состояния; б) стоимость ущерба, который будет нанесен природной среде (рекам и озерам, почвам, животному миру) и здоровью человека (из-за ухудшения процессов
поглощения лесом диоксида углерода, очистки воздуха от пыли, генерации кислорода в результате фотосинтеза); в) морально-эстети-
ческий ущерб для населения в течение всего периода постепенного, :;
биологического созревания вновь посаженного леса.
Вопросы для самоконтроля	1
/. Дайте определение загрязнения природной среды. Перечислите виды загрязнений.	s
2.	В чем состоит основное отличие естественных помех от антропогенных? Каковы спепифические особенности действия антропогенных' факторов?
3.	Что такое цепная природная реакция? Приведите примеры.
4.	Приведите основные источники загрязнения атмосферы, гидрой сферы и педосферы. Почему теплоэнергетика является отраслью, наиболее загрязняющей природную среду?
5.	Что такое экологический бумеранг? Охарактеризуйте формы ei проявления. Приведите примеры.
6.	Что такое парниковые газы, парниковый эффект? Почему возрастает содержание диоксида углерода в атмосфере?
7	Можете ли вы привести доказательства того, что потепление климата уже происходит?
8.	Вспомните принпип Ле Шателье—Брауна. Возможно ли усиление его проявления в связи с антропогенным потеплением климата ?
9.	Назовите две важнейшие кислоты, присутствующие в кислотных осадках, и поясните, откуда они берутся.
10.	Расскажите, как кислотные осадки влияют на водные экосистемы. Как их деградация сказывается на обитателях суши?
11.	Расскажите, как формируется озоновый экран и что ведет к его разрушению.
12.	Чем опасно антропогенное загрязнение околоземного космического пространства?
13.	Перечислите последствия и результаты вырубки лесов, а также выпадения кислотных осадков.
14.	По подсчетам специалистов, уничтожение лесного покрова планеты в 3 раза сильнее влияет на накопление диоксида углерода в атмосфере, чем сжигание топлива. Какими последствиями для человечества это обернется?
Глава 8. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации
§ 1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситувций
Чрезвычайная ситуация (ЧС) — состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей среде.
Источник чрезвычайной ситуации — это опасное природное явление, авария или опасное техногенное происшествие, широко распространенная инфекционная болезнь людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также применение современных средств поражения, в результате чего произошла или может возникнуть чрезвычайная ситуапия.
ПопроисхождениюЧС можно подразделять на ситуации техногенного, антропогенного и природного характера.
В соответствии с Федеральным законом «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (1994 г.) разработано и утверждено постановлением Правительства РФ Положение о классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (13.09.96). Согласно ему, по масштабам распространения и тяжести последствий ЧС подразделяются на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные.
Локальная — это такая ЧС, в результате которой пострадало не более 10 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности не более. 100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1 тыс. минимальных размеров оплаты труда (МРОТ) на день возникновения ЧС и зона ее не выходит за пределы территории объекта производственного или социального назначения.
К местной относится ЧС, в результате которой пострадало свыше 10, но не более 50 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 100, но не более 300 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. МРОТ на день возникновения ЧС, и зона ЧС не выходит за пределы населенного пункта, города, района.
К территориальной относится ЧС, в результате которой пострадало свыше 50, но не более 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 300, но не более 500 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 5 тыс., но не более 0.5 млн МРОТ на день возникновения ЧС и зона ее не выходит за пределы субъекта РФ.
К региональной относится ЧС, в результате которой пострадало свыше 50, но не более 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 1000 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 0,5, но не более 5 млн МРОТ на день возникновения ЧС и ее зона охватывает территорию двух субъектов РФ.
К федеральной относится ЧС, в результате которой пострадало свыше 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 1000 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 5 млн МРОТ на день возникновения ЧС и ее зона выходит за пределы более чем двух субъектов РФ.
К трансграничной относится ЧС, поражающие факторы которой выходят за пределы РФ, либо ЧС, которая произошла за рубежом и затрагивает территорию РФ.
Территории, в пределах которых в результате аварий, катастроф, военных действий или стихийных бедствий произошли отрицательные изменения в окружающей среде, угрожающие здоровью человека, состоянию экосистем, генетическому фонду растений и животных, решениями Правительства объявляют зонами чрезвычайной экологической ситуации.
§2. Природные (стихийные) бедствия
Стихийные бедствия — природные явления или процессы, которые создают катастрофические экологические ситуации и, как правило, сопровождаются нарушением условий жизнедеятельности населения, огромными людскими и материальными потерями.
По своему происхождению стихийные бедствия классифицируются на два типа (В.И. Коробкин, Л.В. Передельский, 2000 г.): эндогенные, т.е. связанные с внутренней энергией Земли (землетрясения, пунами, вулканическая деятельность), и экзогенные, обусловленные главным образом солнечной энергией и силой тяжести (наводнения, штормы, тропические штормы, оползни, засухи и др.)
Эндогенные стихийные бедствия.
Землетрясения — это колебания, сотрясения или смещения зем-н°й коры, вызванные глубинными тектоническими процессами.
Землетрясение возникает при внезапном освобождении энергии, Которая долгое время накапливалась в результате тектонических про-
пессов в относительно локализованных областях земной коры и верхней мантии. При этом происходит разрыв (разлом) горных пород, ино1да на многие десятки километров.
Область возникновения подземного толчка (очаг землетрясения) представляет собой определенный объем в толще земли; в его пределах происходит процесс высвобождения накопившейся энергии. В центре очага условно выделяется точка — гипоцентр, его проекция на поверхность земли называется эпицентром.
Большинство землетрясений происходит на глубине до 70 км, такие землетрясения называются поверхностными. Землетрясения, которые происходят на глубине от 70 до 300 км, называют промежуточными, а глубже 300 км — глубокими. До сих пор не было зарегистрировано ни одного землетрясения глубже 720 км.
Свыше 75% энергии, выделенной при землетрясениях, принадлежит поверхностным и только 3% — глубоким. Различают сильные и слабые землетрясения: слабые землетрясения возникают повсеместно, но их общая энергия незначительна. Некоторые из них связаны с вулканической деятельностью. К сильным относят землетрясения с магнитудой более 5,5.
Землетрясения подразделяются на тектонические, вулканические, обвальные. Ежегодно на планете происходят сотни тысяч землетрясений, из них одно катастрофическое и десять сильно разрушительных землетрясений. Последние отличаются чрезвычайно высокой энергией. Так, ученые подсчитали, что энергия землетрясений в высокогорной части Тибета 15.08.50 г. была эквивалентна энергии взрыва 100 тыс. атомных бомб. Поэтому вполне естественно, что землетрясениям принадлежит первое место по причиняемому экономическому ущербу и одно из первых мест по числу жертв.
Наиболее известные катастрофические землетрясения XX века: Калифорнийское (1906 г., погибло 700 тыс.), Мессинское (1908 г., 82 тыс человек), Токийское (1923 г., 140 тыс. человек), Китайское (1976 г., около 150 тыс. человек), Мексиканское (1985 г., 10 тыс. человек), Армянское (1988 г., более .25 тыс. человек) и Турецкое (1999 г., 16 тыс. человек). В результате .Армянского землетрясения оказались без крова 514 тыс. человек, сильно пострадали города Ленинакан, Кировокан, полностью разрушены г. Спитак и 58 сел. Последствия не устранены до сих пор.
В России к наиболее опасным сейсмическим районам относятся Кавказ, Алтай, Забайкалье, Дальний Восток, Сахалин, Курильские острова, Камчатка. Постоянной угрозе разрушительных землетрясений подвержено 20% территории страны.	j
Одним из сильнейших землетрясений в истории современной Рос- . сии стало Сахалинское — 27 мая 1995 г. Согласно официальным дан-^
-----•
ным, общая площадь, которая подверглась катастрофическим сейсмическим толчкам, составила 215 тыс. км2, был полностью разрушен г Нефтегорск, погибло около 2 тыс. человек.
Землетрясения являются важным экологическим фактором нарушения формирования среды, изменения структур и местообитаний биоценозов. Отметим также, что землетрясения вызывают в свою очередь и другие стихийные бедствия: лавины, сели, оползни, пунами, наводнения (из-за прорыва плотин), пожары (при разрушении нефтехранилищ и разрыве газопроводов), повреждение коммуникаций, линий электропередач, водоснабжения и канализации, аварии на химических предприятиях с истечением (разливом) сильнодействующих ядовитых веществ, а также на АЭС с утечкой (выбросом) радиоактивных веществ в атмосферу, и др.
При оценке количества энергии, выделяющейся при землетрясении, рекомендовано применять единую 12-балльную шкалу MSK-64. В ее основе лежит шкала магнитуд (м), с помощью которой измеряют изменяющуюся по определенному закону величину смещения почвы от эпицентра землетрясения к его краям под действием поверхностных упругих волн. Нулевой уровень магнитуды — это энергетический уровень такого землетрясения, энергия которого ниже энергии самого слабого, регистрируемого приборами землетрясения. За максимальный уровень магнитуды принята энергия возможного сильнейшего землетрясения, приблизительно равная 1018 Джи соответствующая энергии разрыва самых прочных пород земной коры.
В зависимости от интенсивности колебания грунта на поверхности землетрясения подразделяются: на слабые (1—3 балла); умеренные (4 балла); сильные (6 баллов); очень сильные (7 баллов); разрушительные (8 баллов); катастрофические (11 баллов); сильно катастрофические (12 баллов).
К большим разрушениям и жертвам приводят землетрясения в 6 баллов и выше. Землетрясениям силой более 8 баллов подвержено более 20% территории бывшего Советского Союза, в частности, Тянь-Шань, Памир, Южная Сибирь, Камчатка и Курильские острова.
Пока отсутствуют надежные методы прогнозирования землетрясений и их последствий. В то же время по изменению характерных свойств земли, а также необычному поведению живых организмов Перед землетрясениями (они носят название предвестников) специалисты способны составлять приблизительные прогнозы. Такими предвестниками землетрясений являются:
— деформация земной коры, определяемая путем наблюдения из Космоса или съемки на поверхности земли с помощью лазерных источников света;
—	изменение отношения скоростей распространения продольных .Ц и поперечных волн накануне землетрясения;
—	изменение электросопротивления горных пород, колебание уровня грунтовых вол в скважинах;
—	быстрый рост частоты слабых толчков;
—	повышение концентрации радона в воде и др.
Необычное поведение животных накануне землетрясения прояв- 'Ц ляется в том, в частности, что кошки покидают жилище и переносят 'Ц котят на открытые участки, а птицы, находясь в клетках, за 10—15 минут до начала землетрясения начинают порхать; перед толчком слышатся необычные крики птиц; домашние животные в хлевах впа- ЛИ дают в панику, ревут и пытаются вырваться на свободу, и т.д. • Уче-ные предполагают, что наиболее вероятной причиной такого пове-дения животных является возникновение аномалии электромагнит-ного поля перед землетрясением.
В пелях защиты населения и объектов от землетрясения заблагов-ременно выявляются сейсмически опасные зоны, т е. проводится так называемое сейсмическое районирование. На картах сейсмического рай-онирования выделяются области, которым’угрожают землетрясения IB интенсивностью 7—8 баллов по шкале Рихтера. В таких опасных рай-онах предусматриваются различные меры защиты, например, запрет ЛВ строительства предприятий с опасным производством (особенно АЭС, |В плотин и др.), неукоснительное выполнение требований норм и пра- |В вил при возведении и реконструкции жилых зданий, сооружений и ,|В других объектов, а также, при необходимости, приостановка действия химических заводов, объектов энергетики и т.п.
Следует подчеркнуть, что при землетрясении у подавляющего боль-шинства людей могут возникнуть психические расстройства различ-ной тяжести, утрачивается самообладание, что может привести к па-нике. Поэтому человек,. Проживающий в сейсмоопасной местности<^И должен подготовиться к возможному землетрясению, обучиться тому,-^В что надо делать в случае его возникновения.	Ли
Извержение вулканов. В ряде районов планеты вулканическая де-^^И ятельность является грозным стихийным бедствием, оно обычно со-ИВ провождается землетрясением, огромными выбросами пепла, горя-ЯВ чих газов, пара и обломков горных пород.	|^В
По степени активности вулканы принято подразделять на дей-ИВ ствующие, дремлющие и потухшие. Всего в мире насчитывается 4^В тыс. вулканов, из них действующих 540.	ЯВ
Большинство ныне действующих вулканов расположено вдоль круп“|^В ных разломов и тектонически подвижных областей, главным образоэ£^И на островах Тихого и Атлантического океанов.
2Q7	Раздел II. Антропогенное воздействие на биосферу...
—.—--------
И свержение вулкана Кракатау 27 августа 1883 г. явилось крупнейшей экологической катастрофой XIX века. В результате в атмосферу gbLl0 выброшено не менее 50 млн тонн вулканического пепла и пыли, что привело к снижению среднегодовой температуры на Земле на 0,5°. Кроме того, извержение вулкана сопровождалось серией волн цунами высотой 30—40 м, которые произвели колоссальные разрушения на островах Ява и Суматра и погубили более 36 тыс. человек.
Одна из последних вулканических катастроф — извержение вулкана Аренас (Колумбия, 1985 г.). Потоки лавы способствовали образованию мощного селевого потока, который покрыл слоем многометровой грязи более 3000 га сельхозугодий. Были уничтожен город Армеро и разрушены 17 населенных пунктов, погибло около 22 тыс. человек.
В России в настоящее время вулканическая деятельность зарегистрирована только на Дальнем Востоке — на Камчатке и Курильских островах (38 вулканов). 30 марта 1956 г. один из них, вулкан Безымянный (Камчатка), внезапно пробудился. Туча пепла (общим объемом 0,5 млрд м3) поднялась на 40 км в атмосферу. Большая часть конуса вулкана была взорвана, силой взрыва на расстоянии 25—30 км от конуса были сломаны и обожжены деревья. Образовался раскаленный лавовый поток шириной в 20—30 м и длиной в 18 км. Раскаленный пепел покрыл около 500 км2, под его покровом снег растаял, что привело к образованию грязевых потоков длиной до 90 км.
Цунами. Это сейсмические колебания в толще воды в океане или море в виде длиннопериодных волн. Они возникают главным образом при подводных землетрясениях (90% случаев) и извержениях подводных и надводных вулканов. Цунами возникает внезапно; при этом по поверхности океана цунами распространяется со скоростью до 1000 км/ч, длина волны составляет до 400 км, высота ее в открытом море — до 3 м, у побережья — 50 м и более.
Начиная с VII века отмечено около 150 цунами, в основном в Тихом океане. При этом наиболее сокрушительное пунами имело место у побережья Японии (1896 г.): погибло 27122 человека, уничтожено 10617 домов и 7032 судна. В России воздействию цунами подвержены только Камчатка, Курильские и Командорские острова и частично Сахалин. За последние 200 лет отмечены 14 цунами, 4 из Них были катастрофическими.
Сила пунами определяется в баллах: 1 балл — очень слабое: побережье немного затоплено; 2 балла — слабое: побережье затоплено, слабые разрушения в портах; 3 балла — среднее: побережье затоплено, заметные разрушения в портах; 4 балла — сильное: побережье ^топлено, небольшие суда выброшены на берег, возможны человеческие жертвы; 5 баллов — очень сильное: побережье затоплено, круп-
ные суда выброшены на берег, портовые сооружения разрушены, большие человеческие жертвы.
Для предупреждения последствий цунами большое значение имеет предсказание землетрясений. На Дальнем Востоке России организована специальная служба пунами, в обязанности которой входит, в частности, заблаювремепное оповещение об опасности. Аналогичные службы существуют в Японии и США.
Экзогенные стихийные бедствия.
Наводнение. К категории стихийных бедствий относят наводнение — временное затопление водой местности, прилегающей к реке, озеру или водохранилищу. Оно возникает из-за резкого увеличения притока талых или дождевых вод, загромождения русла реки льдом (весной), шугой (всплывшим на поверхность донным льдом), ветрового нагона воды в устьях рек или па низких побережьях морей (обычно в заливах и на островах). Особый случай наводнения — прорыв дамбы польдера или плотины на реке. Польдер — осушенная, возделанная и защищенная от затопления дамбой прибрежная болотистая низменность, лежащая ниже уровня моря (в Нидерландах, Дании, ФРГ).
По причинам возникновения наводнения подразделяются на половодье (сезонное таяние снега с максимальным стоком воды, отличается длительным подъемом уровня воды в реке) и паводок, который вызывается интенсивным дождем или таянием снега при зимних оттепелях.
По размерам и наносимому ущербу наводнения бывают низкими (малыми), высокими, выдающимися и катастрофическими
Согласно данным К.Я. Кондратьева и др. (1995 г.), только за период с 1981 по 1988 г. на Земле произошло 5 крупнейших наводнений, во время каждого из которых погибло свыше 2000 человек.
В Российской Федерации от наводнений в первую очередь страдают низменные районы центральной части европейской территории, Южного Урала, юга Западной Сибири; Поволжье, Северный Кавказ и др. Как сообщается, общая площадь затоплений в разные годы колеблется от 50 до 400 тыс. км2.
Крупные летние и осенние половодья имеют место после сильных продолжительных муссонных дождей в бассейнах Амура, Зеи и других рек Дальнего Востока, при этом катастрофические паводки повторяются здесь примерно раз в 7 лет. В ряде случаев наводнения возникают вследствие ветрового нагона воды в устье (р. Нева).
Как и прочие стихийные явления экологической значимости, наводнения обычно предсказать практически невозмогжно. Они постоянно угрожают почти 70% поверхности Земли.
Отрицательное экологическое проявление наводнений состоит прежде всего в массовой гибели людей, а также животных (в первую;
_——-—-
очередь, молоди рыбы), сельскохозяйственных культур, садов- виноградников. Ухудшается мелиоративное состояние почв, увеличивается их минерализация, падает плодородие.
Чтобы уменьшить ущерб от наводнений, проводят предупредительные работы; они делятся на две группы: долгосрочные (на перспективу) и организуемые одновременно с угрозой затопления. В первом случае профилактические мероприятия осуществляются с целью создания условий для эффективных спасательных работ и снижения потерь: информирование населения и руководства объектов народного хозяйства о возникновении угрозы; усиление наблюдений за уровнем воды; приведение в готовность спасательных сил и средств; проверка состояния дамб, плотин, мостов, устранение выявленных недостатков.
К предупредительным работам в связи с возникновением угрозы наводнения приступают по сигналу или сообщению гидрометеослужб.
Ураган — ветер силой в 12 баллов и более по шкале Бофорта, т.е. со скоростью 32 м/с и выше, и способный разрушить даже каменные стены. Ураганы возникают, как правило, внезапно над теплыми водами тропической зоны. Вода, испаряясь, скапливается в огромные облака с большой плотностью. Ширина ураганов достигает 1,5 тыс. км. Вращаясь с огромной скоростью вокруг центра, который называют «глазом урагана», они могут бушевать на территории в сотни тысяч квадратных километров, при этом сопровождаются огромными разрушениями, человеческими жертвами. Ураган на суше разрушает строения, линии связи и электропередач, повреждает транспортные коммуникации и мосты, ломает и вырывает с корнями деревья, опустошает поля; на море вызывает огромные волны — иногда высотою более 10—12 м, приводит к гибели судов. В течение последнего столетия от тропических ураганов ежегодно погибает более 5 тыс. человек, убытки ряда прибрежных стран от этого стихийного бедствия составляют 5% и более национального дохода.
В декабре 1944 г. недалеко от берегов Финляндии корабли 3-го флота США оказались в районе близ центра урагана. Вследствие этого 3 эсминпа затонули, 28 других кораблей получили серьезные повреждения, 146 самолетов на авианосцах и 19 гидросамолетов на линкорах и крейсерах были разбиты, повреждены и смыты за борт, погибло свыше $00 человек.
Тропические ураганы называют по-разному; в районе Карибского моря — ураганами, в северо-западной части Тихого океана — тайфунами, в юго-западной части Индийского океана — пиклонами. Во вре-тропических циклонов скорость ветра часто превышает 50 м/с. Циклоны и тайфуны обычно сопровождаются интенсивными ливнями.
Крупнейший в текущем столетии тропический циклон, обраював- ; щийся в 1970 г. на Бангладеш, унес жизни 300 тыс. человек. В 1991 г. ? ураган там же погубил 148 тыс. человек, 81 тыс. получили ранения. ;
Бури являются разновидностями ураганов Они характеризуются очень-низкой относительной влажностью, вызывают эрозию, или выветрива-ние почвы вместе с находящимися в ней семенами посевов, засыхание всходов, засыпку их, оголение корневой системы и т.д.
Волнение океана, моря представляет существенную опасность в основном для береговых сооружений, судов, ведения промысла. При этом шторм характеризуется следующими значениями силы ветра (по шкале Бофорта): шторм 9 — баллов, скорость ветра — 22,6 м/с; силь-  ный шторм — 10 баллов, скорость ветра — 26,4 м/с; жестокий шторм —• 11 баллов, скорость ветра — 30,5 м/с.'
31 января 1954 г. штормовой ветер со скордстыо 60 км/ч пронес- д ся над морем, вызвав прилив. Больше всего от вторжения моря на сушу пострадали Великобритания и Нидерланды. Разрушения распространились на тысячу миль британского побережья. Тысячи людей остались без крова, погибли 58 человек. Это была самая большая м катастрофа в Британии в послевоенные годы.
J/ыльядя (черная) буря — очень сильный ветер: 10—11 баллов по ? шкале Бофорта, т.е. 25—28 и 29—32 м/с; несет огромное количество твердых частиц (пыли, песка и т.д.), которые выдуваются из не защищенных растительностью мест и наметаются в другие. Пыльная буря, как правило, служит показателем нарушения поверхности почвы неправильными агроприемами. Размеры охваченной пыльными бурями: территории изменяются в широких пределах — от сотен квадратных метров до тысяч квадратных километров.
Довольно часто возникают в России смерчи — атмосферные вихри большой энергии, вращающиеся обычно против часовой стрелки.  В Северной Америке они называются торнадо. Смерч — это вытяну- > тая вращающаяся воронка (вихрь), спускающаяся из грозового обла-, ка и обычно достигающая поверхности земли. Имея диаметр несколько -десятков метров, смерч характеризуется горизонтальной скоростью перемещения 15—40 км/ч, иногда —70 км/ч (прерии Северной Аме- . рики). При этом его воронка вращается с огромной скоростью (до 800 км/ч). Данное вращение, будучи направлено по спирали вверх,.-является причиной значительных разрушений, особенно в городах, ’ поселках, в лесах и т.д. Здание разрушается вследствие «взрыва», поскольку в воронке смерча давление сильно понижено по сравнению с_ нормальным, и тогда здание, наполненное воздухом при обычном давлении, как бы разрывается изнутри.	-d
Цасго мошный поток воздуха в воронке засасывает различные предметы, воду, животных, растения, насекомых и переносит их на больше расстояния. Смерч сопровождается грозой, дождем, градом; в зависимости от того, где возникает и что в себя вовлекает смерч (пыль, песок или волу), различают соответственно пыльные, песчаные и водяные смерчи.
Несмотря на относительно небольшие пространственные размеры и краткосрочность действия, смерчи в ряде стран вызывают значительные разрушения. Так, известно, что за последние 50 лет от смерчей в США погибло почти 10 тыс. человек.
Пожар — неконтролируемое, стихийное распространение огня по лесу (лесной пожар), степи (степной пожар), торфяному болоту (торфяной пожар).
Лесные пожарыреяум вызываются самовозгоранием (не более 10%), в основном — причинами техногенного характера или небрежным обращением с огнем. По площади, охваченной огнем, лесные пожары классифипируются следующим образом: первый класс — загорание 0,2 га); второй класс — малый пожар (0,2—2,0 га); третий класс — небольшойу—20 га); четвертый класс — средний 200 га); пятый класс — крупный (201—2000 га); катастрофический (более 2000 га).
Продолжительность крупных лесных пожаров в среднем составляет 10—15, суток, при этом выгоревший массив леса достигает 4—5 км2.
Согласно данным Госкомэкологии, лесные пожары нанесли экономике России в 1998 г. ущерб в 1143,8 млн рублей.
Основные способы борьбы с лесными пожарами: захлестывание кромки огня, засыпка его землей, заливка водой (химикатами), создание заградительных и минерализованных долос, пуск встречного огня (отжиг).
Пожар стенной — это естественно возникающий или искусственно вызываемый пал в степях. Последний производят в целях вытеснения нежелательных растений и уничтожения мертвой ветоши для улучшения пастбищного травостоя. Следует отметить, что выжигание травяной и лесной растительности приводит к ее деградации, а в степях начинается опустынивание.
Пожар торфяной — явление самовозгорания торфяного болота при перегреве его поверхности солнечными лучами или в результате небрежного обращения с огнем. При этом огонь распространяется под поверхностью в слое до 3 м, что весьма затрудняет борьбу с ним. Также пожары часто приводят к значительным экономическим потерям и человеческим жертвам.
Тушение подземных пожаров проводят двумя способами. При первом способе вокруг торфяного пожара на расстоянии 8—10 м от его
кромки роют траншею (канаву), глубиной до уровня грунтовых вод Второй способ состоит в устройстве вокруг очага пожара полосы, насыщенной растворами негорючих химикатов. С этой целью в слой торфа нагнетают водный раствор химически активных веществ-смачивателей (сульфатные соли, стиральные порошки). Последние в сотни раз ускоряют процесс проникновения влаги в торф. Введение этих растворов осуществляют на расстоянии 5—8 м от предполагаемой кромки подземного пожара и через 25—30 см друг' от друга.
Согласно статистике, в 1998 г. на территории РФ было зарегистрировано около 28 тыс. очагов пожаров, которыми охвачено 4268,8 га лесных и 1070,9 га нелесных площадей, что почти в 6 раз превышает показатели 1997 г. Летом 2002 г. выгорело около 1 млн. га лесов.
Засуха — длительная (от нескольких недель до нескольких лет) сухая погода, часто при повышенной температуре воздуха, без осадков (или при их крайне незначительном количестве). Она приводит к истощению запасов влаги в почве и резкому снижению относительной влажности воздуха. Все эго вызывает невозможность роста и развития растений, усыхание водоемов, водопоев. Как следствие, катастрофически падают урожаи сельскохозяйственных культур, деградируют луга, снижается прирост древесины, происходит падеж скота и резко сокращается численность других животных организмов.
Интенсивность засух характеризует величина потери урожая: до 20% — незначительная засуха, 20—50 — засуха средней силы и свыше 50% — сильная засуха. За последние годы наиболее жестокие засухи были зарегистрированы южнее Сахары и в Эфиопии. Там произошло опустынивание более 65 млн га земель.
Засухи часто усугубляются сильными сухими ветрами — суховеями, которые сопровождаются исключительно высоким дефицитом влажности воздуха и истощением запасов продуктивной почвенной влаги.
На территории европейской части России засухи, которые вызываются устойчивыми антициклонами, возникают 2—3 раза за столетие в лесной полосе и до 30 и более раз — в лесостепи и степи.
Согласно данным В.И. Осипова (1995 г.), среди стихийных бедствий для людей наиболее опасны именно засухи: из общего числа жертв природных катастроф в 1965—1992 гг. — 3,61 млн человек, на долю засух приходится 51%, тайфунов и штормов — 22, землетрясений — 16, наводнений — 9, других природных катастроф — 2%-Только в 70-е гг. в Африке погибло от засух около 1,2 млн человек.
Опустынивание. Этим термином называют процесс, который приводит к потере природным комплексом (экосистемой) сплошного растительного покрова с дальнейшей невозможностью его восстанови ления (по крайней мере — без участия человека).
Потери продуктивных земель в результате опустынивания на всей планете ныне составляют 50—70 тыс. км2 в год, а общая площадь «искусственных пустынь», возникших в результате деятельности человека, — более 8 млн км2. Пустыни ведут наступление на степи, степи в свою очередь — на саванны, саванны — на тропические леса. Ученые подсчитали, что за период активной человеческой деятельности необратимые потери земельных ресурсов достигли 20 млн км2, что почти в полтора раза превышает современную пахотную площадь планеты.
Главные причины роста пустыни — перегрузка ландшафта сельскохозяйственными культурами и неумеренный выпас скота, а также вырубка лесов. Огромна площадь земель, выделяемая под всевозможные застройки. Ежегодно из сельскохозяйственного пользования исключается 5—7 млн га различных угодий, которые передаются под городские и иные строения, коммуникации, водохранилища и т.д. Под угрозой опустынивания находится порядка 30 млн км2 (19% суши планеты).
Оползень — смещение вниз по склону массы рыхлой горной породы под влиянием силы тяжести, особенно при насыщении рыхлого материала водой. Оно может происходить (чаще ъсего весной и летом) на склонах не менее 19°. Подавляющее большинство оползней приходится на районы, которые находятся на абсолютной высоте от 1000 до 1700 м.
Скорость движения оползней сильно колеблется: от 0,06 м/год (исключительно медленные оползни) до 0,3 м/мин (исключительно быстрые). По мощности, т.е. по количеству вовлекаемых горных пород, они также сильно различаются: от 10 тыс. м3 (малые оползни) до свыше 1 млн м3 (очень крупные).
Гравитационный перенос материала — грозное природное явление, способное нанести огромный ущерб. В результате оползней в Чечне и Ингушетии (1989 и 1998 гг.) без крова остались около 27 тыс. человек.
Обвал — отрыв и падение больших масс горных пород или почвы, их опрокидывание, дробление и скатывание по склону. Этот вид стихийного бедствия, как и просадка земной поверхности имеет место не только вследствие землетрясений, оползней, проливных дождей и вымывания карстовых пород, но и в результате хозяйственной деятельности человека, особенно в районах разработки полезных ископаемых.
Абразия ~ эрозионный процесс размывания берегов морей и водохранилищ под воздействием ударов волн, выветривания или хозяйственной деятельности человека.
Обвал, просадка земной поверхности и абразия разрушают зда-ия, дороги, гидротехнические и другие сооружения, выводят из строя
линии связи и электропередач, уничтожают сельхозугодия, приводят к гибели людей и животных.
Эрозия — процесс разрушения горных пород (выветривание), почвы и любых других образований поверхности земли водой, ветром ледниками. Вследствие эрозии разрушается плодородный слой почвы, возникают овраги, балки и др. Следует отметить, что эрозия в естественных условиях протекает весьма медленно: например, снос поверхностными водами 20 см почвы под поло!ом леса происходит за 174 тыс. лет, под лугом — за 29 тыс. лет. При правильных севооборотах поля теряют указанное количество почвы за 100 лет, а при возделывании монокультуры кукурузы — всего за 15 лет, что намного превышает скорость почвообразования.
Эрозия почЬ привела к полной или частичной потере плодородия более половины всей пашни мира (1,6—2 млн км2). Сообщается, что ежегодно из-за эрозии выбывает из сельскохозяйственного использования от 50 до 70 тыс. км2, т.е. более 3% эксплуатируемой пашни в год. Этому способствуют бессистемная вырубка леса, неумеренный выпас скота на пастбищах (особенно в горной местности), распашка легких почв в засушливых зонах. Эрозия ведет также к заилению рек и водохранилищ, прудов и т.п., ухудшению состояния пойменных земель.
Сель — бурный грязевой или грязекаменный (до 75% от общей массы стока) поток, внезапно возникающий в результате ливней или бурного таяния снега в бассейнах небольших горных рек. Скорость течения селевого потока обычно составляет 2,5—4,0 м/с, но иногда при прорыве заторов она может достигать 8—10 м/с и более. Развивается в крутосклонных (не менее 10°) долинах, зависит от запасов рыхлого материала. Одна из причин возникновения селя — уничтожение лесной растительности на водосборных поверхностях.
Мощные грязекаменные селевые потоки, вызванные извержением вулкана в Колумбии (1985 г.), погубили 23 тыс. жителей г. Армеро.
К сожалению, методов прогнозирования селей не существует. Однако для некоторых селеопасных районов установлены определенные критерии, которые позволяют оценить вероятность возникновения селей.
В целях борьбы с селевыми потоками возводят различные плотины для задержки твердого стока и пропуска смеси воды и мелких фракций пород, устраивают каскад запруд для разрушения селевого потока и освобождения его от твердого материала, подпорные стенки для укрепления откосов, нагорные стокоперехватывающие и водосборные каналы для отвода в ближайшие водотоки, и др.
Снежная лавина. В горных районах после сильных снегопадов возрастает опасность схода снежных лавин. Они образуются на без
лесных склонах гор крутизной от 15° до 50°. Скорость движения сухой (шмней) лавины — 80—100 м/с, мокрой (весенней) — 10—20 м/с. При этом масса снега, вовлеченного в движение, составляет от нескольких десятков до нескольких миллионов кубометров.
Признаки возможного схода лавин: резкое возрастание количества снега на склоне, выпадение сухого снега при низкой температуре либо перенасыщение его водой при оттепели. Причинами схода могут быть пересечение лавиноопасных участков людьми или крупными животными, звуковые волны от взрывов, выстрелов, криков, сильный ветер.
Борьба с лавинной опасностью сводится к управлению временем схода лавины путем артобстрела, создающего условия для сдвига снежных масс, но главным образом — к профилактическому учету лавиноопасных мест и времени схода лавины.
Стихийные бедствия, связанные с массовыми заболеваниями
Эпидемия — быстрое и непрерывное распространение инфекционной болезни в пределах какой-то совокупности организмов или определенного региона, уровень которой гораздо выше обычно регистрируемого на данной территории. Все инфекционные болезни подразделяются на кишечные, дыхательных путей (аэрозольные), кровеносной системы (трансмиссивные), наружных покровов (контактные).
Эпидемия часто усиливается под воздействием факторов окружающей среды (плотность популяций человека или животных, воздушные потоки, температура атмосферы).
Для предупреждения эпидемии следует выявить патогенный агент, соответствующие векторы, а также благоприятствующие эпидемии факторы окружающей среды.
Эпизоотия — одновременное распространение заболевания среди большого числа животных одного или многих видов, например среди мышевидных грызунов.
В зависимости от способа передачи эти болезни подразделяются на группы; алиментарные (передаются через почву, корма, воду: ящур, сибирская язва, сап, бруцеллез); респираторные (передаются воздушно-капельным путем); трансмиссивные (передаются кровососущими насекомыми, такими как комары, клопы, оводы, или через наружные покровы без участия переносчиков); с невыявленными путями заражения.
Эпифитотия — массовое инфекционное заболевание растений, охватывающее большие территории. Может быть обусловлено филлоксерой (виноград), различными грибами.
В совокупности мер, способствующих снижению ущерба от массо-ВЬ1Х заболеваний, огромную роль играет иммунитет. Это приобретен-
в онтогенезе, т е в момента оплолотво-
делят на естествен-
ная или наследственная невосприимчивость организма к определенным возбудителям болезней или ядам, которые несут генетически чу. жеродную информацию. Основная задача иммунной системы — поддержание генетического постоянства организма процессе индивидуального развития организма с рения до смерти.
Иммунитет к инфекционным заболеваниям
ный (вырабатывается самим организмом) и искусственный (возникает ' в результате введения в организм специальных веществ). Естественный иммунитет проявляется с рождения (врожденный иммунитет) или возникает после перенесенных заболеваний (приобретенный иммунитет, например, после кори, краснухи, ветрянки, оспы и т.д) В ; настоящее время выделяют иммунитет экологический, который озна- 1 чает степень сопротивляемости популяции какого-либо вида к воздействию паразитов, патогенных вирусов, бактерий, грибов и других нежелательных иммигрантов. При этом чем больше плотность популяции (плотность населения), тем меньше экологический иммунитет
Согласно данным Минздрава России, в 1998 г. зарегистрировано > более 32 млн случаев инфекционных заболеваний, из которых 90% приходится на ОРЗ и грипп.	«
За 1998 г. зарегистрировано свыше 86 тыс. впервые выявленных боль-ных туберкулезом, показатель заболеваемости составил 58,5 на 100 тыс 1 населения и превысил аналогичный показатель 1997 г. на 6%. Ежегодно от туберкулеза умирает более 22 тыс. человек («ОБЖД». 1999, № 6)
Крайне опасная обстановка складывается с заболеванием СПИДом С марта 1987 г., когда в России был выявлен первый больной в 73 субъектах РФ зарегистрировано (на 1998 г.) 10631 ВИЧ-инфицированных граждан, включая 439 детей, из них 329 больных СПИДом, в том ’ числе 115 детей. За указанный период от этой болезни умерло 224 - больных, в том числе 77 детей. Более 90% выявленных больных заре-; гистрировано среди лиц, употребляющих наркотики внутривенно. Ука-^ зывается при этом, что причинами заражения являются использование^ общих шприцев и игл, а также инфицирование (заражение) наркоти-» ков в процессе их приготовления и употребления. Наибольшее число.; ВИЧ-инфицированных зарегистрировано в Краснодарском крае. Ka-i лининградской, Нижегородской, Тверской, Ростовской, Саратовской, Московской, Тюменской областях, Москве и Санкт-Петербурге. >
К настоящему времени ВИЧ-инфекция приобрела размах широко-; масштабной эпидемии в самых развитых странах мира. Так, согласие СМИ, в 1998 г. в США зарегистрировано более 400 тысяч инфицирО'
ванных* во Франпии — свыше 48 тысяч, в Испании — 46 тысяч, Ита-тии — более 40 тысяч, и т.д. Естественно, эти цифры к настоящему времени выросли.	'
§ 3. Чрезвычайные ситуации техногенного характера
Техногенные чрезвычайные ситуации есть непосредственное следствие деятельности человека; они подразделяются на аварии и катастрофы.
Авария — это чрезвычайное событие, которое возникает по конструктивным, производственным, технологическим и эксплуатационным причинам, а также в результате случайных внешних воздействий. Оно заключается в повреждении, выходе из строя, разрушении технических устройств и сооружений.
По типам аварии подразделяют на следующие группы: 1) на химически опасных объектах; 2) на радиационно опасных объектах; 3) на биологически опасных объектах; 4) на пожарно-взрывоопасных объектах; 5) на гидродинамических объектах.
Крупномасштабная авария, которая повлекла за собой многочисленные человеческие жертвы, большой материальный ущерб и другие тяжелые последствия, называется катастрофой.
И аварии, и катастрофы возникают внезапно и хотя, как правило, имеют локальный характер, их экологические последствия могут распространяться на большие расстояния и захватывать большие площади. При этом наибольшую опасность имеют катастрофы на радиационных объектах (АЭС, предприятия по переработке ядерного топлива и др.), химических предприятиях, нефте- и газопроводах, морском и железнодорожном транспорте, плотинах водохранилищ и др.
Крупнейшая в XX веке техногенная катастрофа произошла в апреле 1986 г. на Чернобыльской АЭС (Украина). При этом общее число пострадавших превысило 9 млн человек, 29 погибло от острой •^евой болезни. Общая площадь радиоактивного загрязнения по изолинии 0,2 мР/ч (более чем в 10 раз больше нормы) составила уже в первые дни аварии около 0,2 млн км2, она охватила многие районы кРаины, Белоруссии, а также ряд областей России. Чернобыльская ^тастрофа, по мнению некоторых экспертов, явилась одной из при-Чин распада Советского Союза.
Крайне опасны по своим экологическим последствиям крупные ава-1 рии и катастрофы на химических объектах. На таких предприятиях в «• качестве исходных материалов часто применяют опасные для здоровья 1 и жизни человека вещества. Так, например, специальные синтетичес- J кие каучуки, искусственные меха производят из синильной кислоты, a l поролон, пенопласты, полиуретаны, необходимые в самолетострое-1 нии, получают, используя в качестве сырья фосген. И синильная кис- д лота, и фосген известны как отравляющие вещества, применявшиеся в | боевых действиях.	|
Примером крупномасштабной катастрофы являются трагические Я события в г. Бхопал (Индия, 1984 г.). Там, на фабрике по произвол- 1 ству пестицидов, владельцем которой являлась американская компа- j ния «Юнион Карбайд», произошла утечка более 30 т ядовитой смеси 5 фосгена й метилизоцианата. Последствия были ужасающими: погиб- Л ли 3 тыс. человек, около 20 тыс. ослепли и у 200 тыс. человек впос- I ледствии обнаружены серьезные поражения головного мозга, парали- а чи и т.д. У многих детей, появившихся на свет после катастрофы,^ имели место случаи уродства.	|
История знает случаи крупнейших катастроф морских судов, ко- 1 торые вызвали нефтяное загрязнение Мирового океана. Так, в марте | 1978 г. у берегов Франпии затонул супертанкер «Амоко Надис». при I этом пролилось 230 тыс. т нефти, образовав гигантское нефтяное^ пятно, погибли сотни тысяч морских птиц и других животных Ука- л жем, что 1 т нефти способна образовать пленку около 10 км2, в ре-Д зультате чего резко ухудшается процесс газообмена между атмосферой ^ и толщами Мирового океана.	я
Особенностью техногенных экологических катастроф является тоД что они возможны даже в странах с высокими технологическими стан-Д дартами.	Д
Согласно материалам Государственного доклада о состоянии защи-Я ты населения и территории РФ от чрезвычайных ситуаций природного ЙЯ техногенного характера в 1998 г («ОБЖД». 1999, № 6), на территории^ России в 1998 г. имели место 1527 чрезвычайных ситуаций, в том числеД от общего количества: локальных — 53,8%; местных — 32; территориальД ных — 13,4; региональных — 0,4%. Всего в результате ЧС пострадалоЯ 112,6 тыс. человек, из которых 1275 погибли. Материальный ущерба составил около 18 млрд рублей, в том числе от ЧС техногенного характеру 2 млрд рублей (11%), природного характера — 10 млрд рублей (58%)Д биолого-социальных — около 6 млрд рублей (31%). Некоторые ,ланньД| ио ЧС 1997 и 1998 гг. приведены на рис. 8.1, 8.2.	"Д
Рис. 8.1. Характеристика ЧС техногенного характера, имевших место в России в 1997—1998 гг
В целом, если учитывать самые массовые ЧС локального характера, в том числе пожары и дорожно-транспортные происшествия, в России они ежегодно уносят более 50 тыс. человеческих жизней и наносят увечья более чем 250 тыс. человек.
В перспективе, как считают специалисты Центра стратегических исследований гражданской защиты МЧС России, в нашей стране можно ожидать обострения обстановки в сфере техногенной опасности. Ныне риск ЧС от старения производственных фондов и технологий в какой-то мере компенсируется спадом промышленного производства. Однако когда начнется подъем экономики, фактор ста-Реющих технологий и оборудования может стать определяющим в росте числа чрезвычайных ситуаций.
Рис. 8.2. Число пострадавших и погибших в результате ЧС техногенного характера в России в 1998 г.
§ 4. Социальные опасности
Социальные опасности — это опасности, получившие широкое распространение в обществе и угрожающие жизни и здоровью людей. Их распространение обусловлено особенностями поведения людей, отдельных социальных групп.
К социальным опасностям относятся все противоправные (незаконные) формы насилия; употребление веществ, нарушающих психическое и физиологическое равновесие человека (алкоголь, наркотики); курение, суициды (самоубийства), мошенничество, шарлатанство; все они способны нанести ущерб здоровью люйей.
Социальные опасности могут быть классифицированы по определенным признакам (О.Н. Русак, 1995 г.):
1.	По природе могут быть выделены следующие группы опасностей: а) опасности, связанные с психическим воздействием на человека (шантаж, мошенничество, воровство и др.);
б)	опасности, связанные с физическим насилием (разбой, бандитизм, террор, изнасилование, заложничество);
в)	опасности, связанные с употреблением веществ, разрушающих организм человека (наркомания, алкоголизм, курение);
г)	опасности, связанные с болезнями (СПИД, венерические заболевания и др.);
д)	опасности суицидов.
2.	По масштабам событий социальные опасности можно разделить на:
а)	локальные;
б)	региональные;
г) глобальные.
3.	По половозрастному признаку различают социальные опасности, характерные для детей, молодежи, женщин, пожилых людей.
4.	По организации социальные опасности могут быть случайными и преднамеренными.
Социальные опасности порождаются социально-экономическими пропессахМи, протекающими в обществе. В то же время следует отметить противоречивый характер причин, следствием которых являются социальные опасности.
Их распространению способствует, в частности, интенсивное развитие международных связей, туризма, спорта.
Несовершенство человеческой природы — главная предпосылка появления социальных опасностей. Наличие адекватной правовой системы может явиться основным условием предупреждения и защиты от них.
Рассмотрим более подробно такой вид социальных опасностей, кдк суицид.
По данным ВОЗ, в мире ежегодно совершается более 500 тысяч самоубийств и примерно 7 млн попыток. Уровень самоубийств оценивается числом'совершенных суицидов на 100 тысяч населения. Эти Цифры выглядят так: Венгрия — 73, Финляндия — 56, Дания — 45, Австрия — 43,. Великобритания — 16, Греция — 8. В России в 70— ЭД-е гг. этот показатель составлял 23—29 случаев на 100 тыс. населения. Со временем социально-экономическая ситуация изменялась к худшему и показатели выглядели так: 1990 — 43,9; 1991 — 44,5; 1992 — >3,2; 1993 _ 66,2; 1994 - 74,1; 1995 - 77,3.
Существует убеждение, что кончают с собой психически больные люди. На самом деле они составляют лишь 25—27%, еще 19% ..... алкоголики. Большая же часть самоубийц — это здоровые люди. Специалисты убеждены, что суициды — это результат влияния социальной среды, подрывающей веру человека в жизнь. Намерение лишите себя жизни появляется у человека в условиях, когда он оценивает ситуацию как неразрешимый конфликт.
Причин самоубийств много. Это — болезнь, предательство, тяжелые условия жизни, проблема отиов и детей, любовные отношения, религиозное влияние и т.п. Покушений на самоубийство в 8— 10 раз больше у женщин, завершенных суицидов в 4 раза больше у мужчин. Сейчас наблюдается рост самоубийств среди детей и подростков.
Профилактика суицидов заключается в психологических, педагогических и социальных мероприятиях, направленных на восстановление утраченного психологического и физиологического равновесия человека.
Защита от социальных опасностей заключается в профилактических мероприятиях, направленных на их ликвидацию. Кроме того, требуется соответствующая подготовка человека, позволяющая адекватно действовать в опасных ситуациях.
§ 5.	Чрезвычайные ситуации, вызванные вооруженными конфликтами
С точки зрения безопасности жизнедеятельности вооруженные конфликты есть совокупность вредных и опасных факторов, которые присущи всем стихийным бедствиям, производственным авариям и катастрофам.
Количество вооруженных конфликтов в мире неуклонно растет. Так, частота войн в XX веке превысила среднюю частоту за всю историю человечества в 1,5 раза, а во второй половине века — в 2,5 раза-В 90-х гг. в мире ежегодно происходило порядка 35 крупных вооруженных конфликтов.
За 50 лет после второй мировой войны в средних и малых войнах в общей сложности погибло 40 млн человек и 30 млн стали беженца' ми, что сопоставимо с числом жертв и пострадавших в мировых войнах.
Растет доля потерь среди мирного населения. В первой мировой войне она составила 5%, во второй мировой — 50, в войне в Корей 84, во Вьетнаме — уже около 90%. Случайно ли это?
р настоящее время в поисках новых форм и средств вооруженной борьбы во главу угла ставятся цели по снижению боевых потерь войск, г с. потерь на иоле боя. Но при этом почти не принимаются во внимание возможные последствия для гражданского населения. Ярким примером тому явилась война в Югославии, развязанная странами НАТО в 1999 г., а также нападение США и Англии на Ирак в 2003 г. Объекты экономики, транспортные уыы, пункты управления, которые стали первоочередными целями нападения, очевидно, располагались не в пустынных местах.
§ 6.	Социально-экономические последствия чрезвычайных ситуаций
Специалисты отмечают тенденцию ухудшения обстановки с природными катаклизмами, что связано со многими причинами, и прежде всего антропогенным воздействием на биосферу и глобальным изменением климата. Отмечается (В. Владимиров, Н. Долгих, В. Макеев, 2000 г.), что это тенденция характерна для всех стран и подтверждается статистическими данными (рис. 8.3).
Замечено, что наиболее быстро возрастает число катастроф с высоким экономическим ущербом: за 30 лет их число увеличилось в 4,1 раза. За это же время число катастроф с пострадавшими возросло в 3,5; а катастроф с погибшими — в 2,1 раза.
По данным экспертов США, стихийные бедствия обусловливают от 3 до 5% преждевременной смертности и материальный ущерб, равный примерно 1% валового национального продукта (ВНП). Более впечатляющие цифры приводятся по развивающимся странам — до 25% преждевременных смертей и ущерб до 15% ВНП. Это объясняется отсутствием эффективных государственных систем по противодействию стихиям.
За 30 лет от природных катастроф погибло более 4 млн человек, а число пострадавших превысило 3 млрд. Прямой экономический ущерб составил более 400 млрд долларов. К примеру, наводнения только в 1998 г. в Якутии, Забайкалье и на Северном Кавказе причинили ущерб в миллиард рублей.
Следует учитывать и тот важный факт, что между природными опасностями существует взаимная связь. Одно явление может послужить причиной, пусковым механизмом последующих (рис. 8.4). Это, очевидно, увеличивает экономический ущерб.
Рис. 8.3. Распространенность природных катастроф на Земле за период с 1962 по 1992 г
Многие специалисты призывают более глубоко оценивать воз- -л действие ЧС на человека и общество в целом. Так, В. Владимиров, Н. Долгих и В. Макеев (2000 г.) предлагают кроме травматических последствий учитывать нарушение психологического состояния как J у пострадавшей, так и у непострадавшей части-населения («чернобыльский психологический синдром»); нарушение среды обитания, и привычных условий жизни, и др. Надо в обязательном порядкез иметь в виду то обстоятельство, что последствия некоторых ЧС могут проявиться далеко не сразу.
Указанные последствия ЧС можно рассматривать как затухающий^’ волновой процесс. Вначале, в момент аварии и катастрофы имеют, место прямые потери, затем на протяжении значительного периода к ним добавляются потери от преждевременных смертей и болезней. Через поколение вполне возможен новый всплеск потерь, вызванный демографическим фактором. Таким образом, в той или иной мер^ крупные ЧС способны отразиться не на одном поколении.
Отметим в качестве заключения следующее.
Природные и техногенные катастрофы, уносящие ежегодно тысячи человеческих жизней и наносящие огромный материальный уп^рб^ ныне признаны одним из важнейших факторов, определяющих устойчивость развития экономики. Согласно прогнозам, в 90-е г. суммар-
Штормы, тайфуны, цунами, приливы
Землетрясения
Рис. 8.4. Схема «цепного» взаимодействия стихийных явлений (О Н. Русак, 1995 г.).’'
Горные обвалы, камнепады
Оползни
Водная эрозия
Наводнения
Ливни, снегопады
Снежные лавины
пая величина экономических потерь от 15 наиболее распространенных видов природных катастроф оценивалась в 280 млрд долларов США. Именно по этой причине Генеральная ассамблея ООН провозгласила период с 1990 по 2000 г. Международным десятилетием по уменьшению опасности стихийных бедствий.
Многие ученые пришли к выводу, что многочисленные бедствия, катастрофы, чрезвычайные ситуации свидетельствуют о нахождении 8 Эколсм ия. Уч- нос. для ссуд ВУЗа
человечества в неустойчивой стадии своего развития, в так называемой точке бифуркации. При этом подчеркивается, что речь идет о тупике, Куда в своем развитии зашла «рыночно-потребительская цивилизация». Примечательно, что этот тезис поддерживается бывшим вице-президентом СЩд. А Гором, который является заметной фигурой среди ученых-экологов
Неуклонный рост ущерба от природных и техногенных катастроф а существенной степени определяется бурно развивающейся урбанизацией. Высокая концентрация людей в городах, насыщение последних опасными производствами, деградация окружающей среды повышают риск социальных и экономических потерь при любых бедствиях.
Анализ развития природных и природно-техногенных катастроф в мире, и в частности в России, указывает на невозможность добиться экономического роста и устойчивого развития, если не будут приняты надлежащие меры по сокращению ущерба, причиняемого как стихией, так и в.результате ЧС, обусловленных деятельностью человека. По. результатам реализации научно-технической программы «Безопасность» сделаны выводы, суть которых в том, что Россия в ближайшие годы может бьпъ не в состоянии восполнить потери от природных и техногенных катастроф. Так, по данным МЧС России, в 1994 г. материальный ущерб от них составил 2,15 трлн рублей (в ценах до 1998 г.), в 1996 г. — 10,6 трлн рублей, в 1998 г. — 18 млрд рублей (в новом масштабе цен), а только за 9 месяцев 1999 г. уже более 26 млрд рублей («ОБЖ». 2000, № 1). 2000 год вошел в историю под знаком катастрофы подводного атомного ракетоносна «Курск», при которой, наряду с гибелью 118 членов экипажа, страна понесла экономические потери, исчисляемые многими миллиардами рублей. В августе 2003 г. в процессе транспортировки к месту утилизации затонула в Баренцевом море атомная подводная лодка «К - 129» с ядерными реакторами на борту.
Вопросы для самоконтроля
1.	Дайте определение чрезвычайной ситуации, каковы ее исто чники?
2.	Приведите классификацию ЧС. Что лежит в ее основе? Что та* кое зона чрезвычайной экологической ситуации?
3.	Перечислите виды эндогенных стихийных бедствий. Какие около-., гические воздействия они производят?	\
4.	Что такое стихийные бедствия экзогенного характера? Их эко^ логическое проявление?	?
5.	Перечислите стихийные бедствия, связанные с возникновение!^ массовых заболеваний..	4
--------- ' ...............................................
6	Какие чрезвычайные ситуации техногенного происхождения вы знаете?
Z Какая катастрофа техногенного характера, по вашему мнению, является самой крупной в истории современного человечества?	1
S. Что такое социальные опасности? Дайте их классификацию и краткую характеристику.
9.	Охарактеризуйте взаимосвязь вооруженных конфликтов и вызываемых ими чрезвычайных ситуаций.
10.	Каковы отдаленные социально-экономические последствия чрезвычайных ситуаций?	'
11.	Почему любые военные действия ухудшают экологическую обстановку?	'	,	'
12.	Чем объясняется быстрый рост числа крупных технических аварий и катастроф в последние десятилетия?.
13.	Можете ли вы установить взаимосвязь между стихийными бедствиями и техногенными катастрофами? Что об этом говорят изученные раннее экологические законы?
14.	Увеличивается ли вероятность природных стихийных бедствий по мере снижения устойчивости биосферы и если да, то почему? .

Глава 9. Экологические проблемы военной деятельности в мирное время
Вооруженные силы (ВС) являются составной и неотъемлемой ча-стью государства. Их деятельность в мирное время должна проводиться в соответствии с государственной программой «Экологическая безопасность России» (1995 г.) и международными договорами в области охраны ОПС. Поэтому важно установить нормирование антропогенных нагрузок на природу при осуществлении военной деятельности, чтобы не перейти ту черту, за которой восстановление нарушенных экологических систем станет невозможным. С другой стороны, перед ВС РФ ныне поставлена необычная задача: сыграть главную роль в деле уничтожения ядерного и химическою оружия, подпадающего под действие международных конвенпий.
§1. Влияние деятельности ВС РФ на окружающую среду
Вооруженные силы, очевидно, должны располагать определенным минимумом территории для проведения военной деятельности. Так, если в период второй мировой войны мотопехотному батальону США численностью около 600 человек хватало для маневров менее 16 км2, то ныне такому же подразделению требуется в 20 раз бульшая площадь. Рост потребности вооруженных сил (100 тыс. человек), согласно М. Ренеру (1992 г.) выглядит следующим образом (в км2): античное время — 1, наполеоновские войны — 20, первая мировая. война — 248, вторая мировая война — 3000, арабо-израильская война (1973 г.) — 4000, маневры НАТО в ФРГ (1978 г.) — 55000.
Подсчитано (С.И. Григоров, А.С. Родионов, 1994 г.), что в Западной Европе непосредственно в военных целях используется от Г-до 3% всей территории. Еще бульшая часть ощущает на себе косвенное или временное воздействие вооруженных сил. Так, до 50% воз-,, душного пространства в США и до 15% объема воздушного движения в Германии так или иначе связаны с решением Военных задач. »
Кроме территории, вооруженным силам необходимо обеспечение. потребным количеством ресурсов. Почти 25% реактивного топлива в» мире используется в военных целях. При этом в США этот показа-^ тель равен 27%, в России — 34, в Германии — 50%. Во время круп--номасшгабных боевых действий доля военного потребления энерго-1
_--------------------
РСурсов может достигать 15—20%; в мирное время оно, как правило, сосгарляет 3—4%. Это означает, что во всем мире в военных целях используется столько же нефтепродуктов, сколько их потребляет вся
На 35 полигонах взорвано более 1800 ядерных боезарядов, 25% из них — над землей, что привело к радиоактивному загрязнению с уровнями, превышающими чернобыльские. Продолжается практически неконтролируемое захоронение радиоактивных отходов атомной энергетики, промышленности и транспорта.
Согласно данным Главного счетного управления США, армией и флотом страны производится .почти 500 тыс. т токсичных отходов в год. Это больше, чем в пяти крупнейших химических компаниях страны вместе взятых. К этому следует добавить около 8,5 млн т жидких отходов, бульшая часть которых отравлена токсичными вешествами.
На вооруженные силы и военное производство отвлекаются огромные трудовые и материальные ресурсы. В 1984 г. численность регулярных вооруженных сил в мире составляла около 25 млн человек. На военные цели расходовалось 5—6% мирового производства нефти и 5—11% основных видов металлов. В военно-промышленной сфере было занято 50—60 млн человек, в том числе 20% (500 тыс. человек) ученых и инженеров мира. В середине 70-х гг. военная продукция составляла 6% мирового валового продукта.
ВС РФ также являются одним из крупнейших пользователей природных ресурсов страны. За Министерством обороны закреплено 12, 3 млн га земли, в том числе 5,1 млн га лесов, на которых расположены военные гарнизоны, полигоны, аэродромы, охранные зоны особо важных объектов, военные лесхозы, совхозы и подсобные хозяйства. В структуре МО РФ насчитывается свыше 1200 крупных объектов, которые имеют автономные системы жизнеобеспечения. Различными объектами ВС РФ еже-
годно потребляется около 26 млрд м3 пресной воды, при этом сброс сточных вод составляет 22 млрд м3. На долю ВС РФ приходится 0,8% вредных выбросов в России (Б.В- Ерофеев, 1996 г.).
Весьма острую проблему для ВС РФ представляет загрязнение окружающей среды нефтепродуктами. Почти 50% складов и их оборудование, в основном смонтированное в 50-х гг., устарели. Из-за утечки нефтепродукты, масса которых, по некоторым данным, превышает Миллион тонн, попадают в поверхностные воды и в подземные гори-зрнты, где образуются линзы. Таким образом образовались и требу-101 ликвидации линзы нефтепродуктов в гарнизонах Мирный, Кот-Лас, Бологое, Тейково, Кострома, Йошкар-Ола, Крымск и др. Вслед-ствие нехватки судосборщиков льяльных и балластных вод, а также
береговых (плавучих) станций по их переработке остается высоким (5 10 ГЩК) уровень загрязнения моря в пунктах базирования флота.
Около 470 военных гарнизонов расположены вблизи экологически опасных объектов. Критическая экологическая обстановка сложи-
лась в гарнизонах, расположенных в крупных промышленных городах и районах с развитой инфраструктурой. Это касается прежде всего войск, дислоцирующихся в промышленной зоне Урала, Московской области, в Среднем Поволжье, Кузбассе и на Кольском полуострове
Испытания атомного оружия в начале 60-х гг. привели к устойчивому радиоактивному загрязнению поверхности планет ы. Сегодня не
территории бывших союзных республик в СНГ 4 млн
км2
площадей
непригодны для проживания из-за повышенного уровня радиации (В.В. Довгуша и др., 1995). Болес 100 объектов ВС РФ находятся
территории,
зараженной радиоактивными
веществами в результате
аварий на Чернобыльской АЭС и ПО «Маяк». Полностью загрязнены территории Клинцовского, Белевского, Новомосковского гарни-
зонов.
Остается сложной
радиационно-
экологическая
нах базирования Северного и Тихоокеанского флотов и
ситуапия в райо-




вающих северное и дальневосточное побережья страны,
в морях,
в результате


деятельности атомного флота и эксплуатации ядерных реакторов, сбро-
са и захоронения радиоактивных отходов в море.
На
береговых
нических базах ВМФ ныне скопилось большое количество отработан-
ного ядерного топлива,
твердых и
жидких
радиоактивных
отходов
подводных лодок и надводных кораблей с ядерными энергетически-
ми установками, выведенными из боевого состава флота.
Повседневное использование военной техники вносит разрушительный вклад в загрязнение биосферы. Подсчитано, что если захламление космического пространства будет нарастать по экспоненциальному закону, то низкие орбиты Земли (<2000 км) будет слишком рискованно использовать даже в ближайшие 10—20 лет. Наибольшую опасность для космических кораблей и космонавтов пред-
ставляют частицы диаметром от 0,1
до
10
быть обнаружены наземными радарами.
см,
поскольку
они не могут
Весьма опасными последствиями, растянутыми во времени и зах-
ватывающими большие, а иногда и отдаленные регионы, чреваты ава-
рии
космических кораблей
на борту.
После
с ядерными
энергетическими
установками



взрыва ракеты-носителя горючее
и все остальные

выбросы попадают в атмосферу и пагубно воздействуют на окружаю щую среду в зоне, находящейся под взрывом. Основными экологи ческими последствиями аварий в космосе являются: массовые порз-
^сения биотической компоненты экосистем, разрушение озонового слоя Земли, изменение радиационных и электрических свойств, на-пущение состояния ионо- и магнитосферы.
Тяжелая боевая техника разрушает почвенный покров и загрязняет аТмосферу отработанными газами. Так, например, при прохождении колонны из 10 гусеничных машин по полю протяженностью 1 км происходит потрава примерно 4 тыс. м2 земли. Военные самолеты сжигают огромное количество кислорода (каждый трансконтинентальный полет самолета забирает из атмосферы 50 т кислорода), а высотные сверхзвуковые перехватчики, летающие на высотах 20—30 км (в слое с максимальной концентрацией озона), разрушают озоновый слой.
В настоящее время особенно острой проблемой для ВС РФ является ликвидация и утилизация большого количества ядерного и химического оружия, вооружения и военной техники, осуществляемые согласно международным договорам и соглашениям.
При рассмотрении и решении экологических проблем ВС РФ следует учитывать следующие обстоятельства:
1)	в силу специфики деятельности армии и флота, их насыщенности сложными энерго- и материалоемкими техническими системами ВС являются реальным и потенциальным источником загрязнения окружающей среды;
2)	сами ВС РФ осуществляют свою деятельность порой в очень неблагоприятной экологической обстановке, связанной с функционированием гражданских отраслей промышленности, энергетики и транспорта, и должны принимать надлежащие меры для обеспечения безопасности и сохранения здоровья личного состава, членов семей и жителей военных городков;
3)	ВС РФ обладают достаточно мощным материальным и научно-техническим потенциалом, являются хорошо организованным и мобильным организмом, который способен участвовать в решении как собственных, так и государственных экологических проблем.
§ 2. Экологические аспекты реформирования ВС РФ
Прежде чем рассмотреть эти аспекты, целесообразно выделить концепции, положенные в основу указанного процесса.
/ Концепция максимально допустимых нагрузок (МДН). Она имеет чисто биологическую направленность, при этом специалисты-био-логи с достаточной точностью определяют МДН на природную сре-ЯУ, превышение которых вызывает деградацию и разрушение. К со--^злению, концепция МДН пока не заняла достойного места в расчетах Генных специалистов.
2. Концепция устойчивого развития. Она отражает, по сути, компромиссную попытку экономического решения биологических проблем жизни и деятельности человечества за счет сохранения высоких темпов экономического роста и научно-технического прогресса в условиях нарастающего экологического кризиса. Эта конпеппия предусматривает, как известно, разумные ограничения при эксплуата-пии природных ресурсов, которые обусловлены современным уровнем техники, социальной организацией и способностью биосферы нейтрализовать отрицательные последствия человеческой деятельности, в частности военной.
3. Концепция ограничения гонки вооружений. Реформирование ВС поглощает существенную часть национального дохода, материальных, энергетических и людских ресурсов. При этом любые излишки в этой области ложатся тяжелым бременем на бюджет государства.
Программа реформирования Вооруженных Сил России должна, по мнению специалистов, иметь три уровня обоснования, включая высший — экологический.
Первый уровень (военный). Отталкиваясь от геополитического положения России и ее национальных интересов, формируются представления о составе, качественных и количественных параметрах армии и сил флота.
Второй уровень (экономический). Анализируются возможности государства по строительству ВС и поддержанию их боевого потенциала, проводится военно-экономическая опенка альтернативных вариантов достижения конечных результатов и выбор наилучшего по критерию «затраты — эффект».
Третий уровень (экологический). Оценивается риск принятия экологически необоснованного решения. Так, если учесть возможность сохранения имеющейся тенденции потребления энергоресурсов, современные Вооруженные Силы могут в значительной мере отдалить или, наоборот, приблизить эру «энергетического голода» в целом по стране.
В условиях природоохранных, территориальных, экономических и других ограничений военного строительства, имеющих, как правило, экологическую природу, возникают проблемы, которые можно объединить в три большие группы.
Первая группа проблем связана с развитием военной инфраструктуры. Отведение и последующее содержание территорий (акваторий) в экологически безопасном состоянии требуют больших материальных затрат. О высоких потребностях ВС России свидетельствуют, например, такие данные: только под поля падения отделяющихся частей ракетоносителей Министерству обороны выделено 250 районов общей площадью 9 млн км2, т.е. половина площади страны.
2^3	Раздел II. Антропогенное воздействие на биосферу...
—-------
Можно утверждать, что решение первой группы экологических проблем реформирования армии должно определить рациональную 0-110 «жизненного пространства» и коммуникаций России, отданных государством в долгосрочную «аренду» своим ВС.
Вторая группа проблем связана с ограниченностью возможностей ресурсной базы. Значимость этих проблем возрастает с каждым годом- К то же время огромные просторы России с ее богатствами до сиК пор поощряют экологическую беспечность, а экологическим ограничениям не уделяется должного внимания. Особо следует помнить о воспроизводстве главного ресурса ВС, каким являются люди. Известно. что здоровье призывников в силу ряда социальных и экологических факторов существенно ухудшилось.
Третья группа проблем связана с правовой базой строительства и безопасности функционирования ВС РФ. Беспокойство вызывает и ее несовершенство, и то, что она постоянно подвергается ревизии со стороны отдельных министерств и ведомств, которые пытаются решить свои проблемы за счет военных. Так, известны случаи многочасового отключения энергопитания центрального командного пункта РВСН, что является прямой угрозой подрыва обороноспособности государства и возможной причиной возникновения крупномасштабной ЧС.
Таким образом, в условиях экономического кризиса эколого-экономические факторы объективно становятся приоритетными, они начинают оказывать существенное влияние на строительство и жизнедеятельность ВС РФ, уровень их боеготовности, качество подготовки личного состава, накопление достаточных мобилизационных ресурсов. В свете этого определяется одна из главных целей военной экологии — способствовать созданию достаточного военного потенциала России с учетом экономических возможностей и экологических ограничений. Иначе говоря, перспективы ВС РФ во многом будут определяться их способностью «экономить природу».
§ 3. Экологические проблемы сокращения ядерного оружия и обезвреживания радиоактивных отходов
К середине 80-х гг. прошлого века — пику гонки ядерных вооружений — две сверхдержавы — СССР и США. накопили гигантские аРсеналы атомного и термоядерного оружия: около 18 млрд т в троговом эквиваленте (А.М. Рябчиков, 1987 г.), что составляло более 3 т На каждого жителя планеты. В разгар самого острого противостояния
число ядерных боеголовок достигло 56400, причем мощность каждой из них была в среднем в 25 раз больше бомбы, взорванной над Хиросимой (около 13 кт), С учетом количества ядерного оружия еще трех держав (Франции, Англии и Китая) обшдя численность боеголовок составляла около 60 тыс.
Взрывная мощность накопленного ядерного оружия, по подсчетам специалистов, более чем в 1000 раз превышала взрывную мощность всех боеприпасов, использованных во время второй мировой войны (около 7 млн т), а также боевых действий в Корее и Вьетнаме (более 10 млн т) вместе взятых. В ходе указанных войн, как известно, погибло 44 млн человек. Ныне признается, что три страны (США, Россия и Китай) обладают возможностью многократного взаимного гарантированного уничтожения.
Крайне опасным является то, что ядерное оружие медленно, но неуклонно расползается по планете. К пяти странам — обладательницам этого ОМП в 1998 г. присоединились Индия и Пакистан, проведшие серию испытаний. Есть все основания полагать, что обладают ядерным оружием Израиль, ЮАР и некоторые другие государства.
Испытания ядерного оружия: масштабы и экологические последствия. Из материалов ООН известно, что с 1945 по конец 1987 г. на нашей планете было проведено 1741 ядерное испытание, из них 899 взрывов осуществили США (по другим данным — 919), 620 — СССР, 151 — Франция, 41 — Англия и 30 — КНР. К 1989 г. было проведено уже 1880 взрывов. При этом суммарная мощность ядерных взрывов, произведенных только в США, равнялась 11050 атомным бомбам, сброшенным на Хиросиму (В.В. Довгуша и др., 1995 г.). СССР в 1962 г. испытал на полигоне Новая Земля сверхмощную бомбу в 52 мегатонны. Напомним, общее количество взрывчатки, использованное в годы второй мировой войны, составило около 7 мегатонн.
В течение почти 40 лет ядерных испытаний на Земле происходило накопление радионуклидов. В биосферу было выброшено 12,5 т продуктов деления (при взрыве атомной бомбы над Хиросимой выделилось около 1 кг продуктов деления). Взрывы изменили равновесное содержание в атмосфере углерода 14С (с периодом полураспада 5730 лет) на 2,6%, а радиоактивного изотопа трития (с периодом полураспада 12,3 года) — почти в 100 раз. Радиоактивное излучение на поверхности Земли достигло к 1963 г. 2% сверх естественного фона. По данным станций наблюдения Госкомгидромета СССР, после испытаний на полигоне Новая Земля в 1961—1962 гт. уровни радиоактивных выпаданий в северных регионах страны возросли на 2—3 порядка по сравнению с 1960 г.
Динамика экологической деградации, масштабы возможных ядерных катастроф создают угрозу существованию человечества. Общеизвестно, что любое увеличение доз облучения влечет за собой возникновение вредных мутаций, активизирует канцерогенез в нарождающихся поколениях. Живой организм не адаптируется к радиации. Даже самые малые дозы ее сеют смерть. По официальным данным, онкологическая смертность среди оленеводов почти в 2 раза больше, чем в среднем по бывшему СССР, причем рак пищевода у коренных северян встречается в 15—20 раз чаще.
Естественный уровень мутапий (в отличиё от других млекопитающих) держит человека вблизи порога генетического вырождения. Удвоение числа мутапий приведет к гибели популяпии в течение двух-трех поколений. Подсчитано, что человеку достаточно десятой доли от нижней смертельной дозы радиации, чтобы число мутаций удвоилось. Существующий уровень загрязнений близок к этому пределу.
Отметим еще одно обстоятельство. Ядерные взрывы оказывают разрушающее влияние на стратосферный озоновый экран, который, как известно, защищает живые организмы от губительного действия коротковолнового ультрафиолетового излучения. Любопытные цифры по этому поводу привел журнал «Химия и жизнь» (1974, № 10): «...В стратосфере 10 частей диоксида азота NO2 на миллиард ускоряют разложение озона в 10 тысяч раз, а семьсот сверхзвуковых пассажирских самолетов способны увеличить и без того опасную концентрацию оксидов азота еще в 10 тысяч раз». И далее: «Во время взрыва только одной водородной бомбы в 1961 году в стратосферу попало больше NO, чем может создать воздушный флот из 500 лайнеров, летая целый год по семь часов в день».
Аварии на радиационных объектах. Какой бы совершенной ни была современная боевая техника, какие бы системы контроля и подстраховки не устанавливались, аварии и катастрофы невозможно исключить. Согласно источникам, за последние 40 лет произошло не менее 130 серьезных аварий только американских бомбардировщиков и ракет, при которых была вероятность ядерного или даже термоядерного взрыва (табл. 9.1). Не миновала чаща сия и нашу страну. В Результате аварий и катастроф на советских и российских АПЛ с 1968 по 2000 г. в Мировом океане оказалось 7 энергетических ядерных установок (ЯЭУ, табл. 9.2). Всего же, по данным американского журна-
«Таймс», на дне Мирового океана находится 7 затонувших АПЛ Различной национальной принадлежности, 10 атомных реакторов и 0 ядерных (атомных и водородных) боеприпасов. Несомненно, что ЭТо представляет собой огромную потенциальную опасность.
Таблица 9.
Аварии самолетов США с ядерным оружием на борту (В.В. Довгуша и др., 1995 г.)
Дата ЧП	Тип самолета	Количество бомб и их тип	Место аварии	Характер аварии	Судьба ядер-ных бомб	Примечание
1956	Бомбардировщик Б-47	2 Н-бомбы	Средиземное море	Самолет пропал без вести	Неизвестна	
1957	Транспортный	2 Н-бомбы	Атлантический океан	Отказ двигателей	Аварийный сброс	
1957	Бомбардировщик Б-36	1 Н-бомба мощностью более 10 Мт	Территория ' США	Бомба сорвалась в полете	Бомба подобрана	
1959	Самолет ВМС «Мартин» Р-5	1 А-бомба	Территория США	Потеря бомбы	Бомба упала в Тихий океан	
1961	Бомбардировщик Б-52	1 Н-бомба	Территория США	Самолет развалился во время полета	Бомба упала в болото	Бомба подобрана и вывезена
1964	Бомбардировщик Б-52	2 Н-бомбы		Катастрофа	Неизвестна	
1966	Бомбарди1 ровщик Б-52	4 Н-бомбы мощностью по 25 Мт каждая	Территория Испании	Столкновение в воздухе с самолетом-заправщиком	3 бомбы упали у деревни Паломарес, две из них разрушились. Одна бомба упала в море на глубину 870 м	Экипаж погиб, 3 бомбы подобраны. Поверхностный слой почвы собран с 30 га и вывезен в США
1968	Бомбардировщик Б-32	1 Н-бомба	Гренландия	Самолет разбился на льду залива	Бомба раскололась от удара об лед	Обломки бомбы и загрязненный лед собраны и вывезены в США
Таблица
Информация о радиоактивных объектах, попавших в Мировой океан в результате аварий советских и российских подводных лодок
Объекты	Дата и место аварии	Глубина, м	Радиоактивность в реакторах на момент затопления, тысяч кюри	Радиоактивность боеприпасов на момент аварии, кюри	Примечание
Дизельная ПЛ	Апрель 1968 г., Гавайские острова	6000	Нет	1,0	В 1974 г. носовая часть с боеприпасами поднята.
Окончание табл. 9.2
			 Объекты	Дата и место аварии	Глубина, м	Радиоактивность в реакторах на момент затопления, тысяч кюри	Радиоактивность боеприпасов на момент аварии, кюри	Примечание
"апл	8.04.1970 г, Бискайский залив	4000	250	0,8	2ЯЭУ
"""апл	6.10.1986 г., Бермудские острова	3500	250	3,8	2ЯЭУ
-дпл «Комсо молей»	7.04.1980 г., Норвежское море	1685	150	0,43	1ЯЭУ
АПЛ «Курск»*	12.08.2000 г., Баренцево мОре	120	нет	—	2ЯЭУ
АПЛ «К—129»	август 2003 г. Баренцево море	около 300 м	нет	боеприпасы отсутствуют	2ЯЭУ
ВСЕГО:			650	6,03	7ЯЭУ
*Лодка поднята в 2002 г. и в настоящее время утилизирована.
Согласно японским исследованиям, в результате коррозии в морской воде уже «потекла» водородная бомба, которую американцы потеряли в Тихом океане. Выявлена повышенная радиоактивность и в районе, где лежат на дне погибшие АПЛ США «Трешер» и «Скорпион».
Чтобы подчеркнуть важность мероприятий, направленных на предотвращение аварий на радиационно-опасных объектах, академик В. Котлов (1997 г.) указывает, что в РФ насчитывается таковых 34 тысячи. Из них 29 атомных энергоблоков, 113 научно-исследовательских реакторов, критических и подкритических сборок с ядерными материалами, 245 АПЛ, из которых бульшая часть выведена из эксплуатации, 12 атомных надводных судов, тысячи тонн отработанного ящерного топлива, 3 млрд кюри временно захороненных РАО.
Чернобыльская катастрофа: трагический опыт и предупреждение. Серьезным предостережением человечеству явилась катастрофа, случившаяся на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. и нанесшая непоправимый ущерб как множеству людей, так и развитию отечественной атомной энергетики.
Во время плановых исследований реактор четвертого энергоблока, Сгруженный 180 т радиоактивного топлива, потерял управление, что привело к взрыву и выбросу в атмосферу около 50 т топлива (В.А Радкевич, 1997 г.). Оно испарилось и образовало огромный атмосферный Резервуар долгоживущих радионуклидов. Еще около 70 т топлива было
выброшено за пределы реактора с периферийных участков активной зоц^ боковыми лучами взрыва. Помимо топлива взрывом было выброшено и около 700 т радиоактивного реакторного графита. Примерно 50 г ядер<; кого топлива и 800 т графита остались в разрушенном реакторе. Вслед» ствие большой температуры в нем графит в последующие дни выгорел й тем самым способствовал увеличению количества радиоактивных осадков. Отметим для сравнения, что общая масса радиоактивных веществ; которые образовались в результате взрыва бомбы над Хиросимой, составила лишь 4,5 т. При этом долгоживущих и поэтому особо опасных радионуклидов поступило в биосферу в 600 раз больше, нежели после ядерного взрыва 1945 г.
Согласно имеющимся данным, последствия катастрофы оказались крайне тяжелыми. Во время самой аварии погибли 2 человека, 29 умерли позже от острого лучевого поражения, около 150 тыс. человек эвакуированы из 30 километровой зоны, которая прилегает к АЭС. В этой зоне запрещены проживание людей и ведение хозяйственной деятельности. ;
Выброшенное из реактора топливо в виде мелкодисперсных час* тип диоксида урана, высокоактивных радионуклидов йода-131, плутония-239, нептуния-139, цезия-137, стронция-90 и других радиоактивных изотопов, вызвало загрязнение многих регионов. При этом наиболее сильно пострадали районы Гомельской, Могилевской, Брянской, Киевской и Житомирской областей.
Ученые считают, что последствия катастрофы, прежде всего в отношении здоровья людей, в наибольшей степени проявят себя через: 10 лет после взрыва, т.е. в конце XX века. Следы ее в генном аппа-, рате человека исчезнут не ранее чем через сорок поколений, т.е. почти через 1000 лет. Сейчас прогнозы уточняются.	;
Огромную опасность для здоровья человека представляет избирательное накопление радионуклидов в различных частях тела. Так^ стронций-90, который легко аккумулируется в травах, переходит организм, например, коровы, а далее с ее молоком попадает в организм человека. В случае его накопления в костном мозге развиваются лейкоз или опухоль кости. Цезий-137, будучи менее растворимым, попадает в организм вместе с растительной пищей и аккумули руется в печени или в половых железах. Последнее обстоятельств может привести к возникновению наследственных изменений.
Чрезвычайно опасна радиапия для детей, поскольку их ткани : органы еще растут, что не исключает соматических мутаций. Пр: этом следует подчеркнуть, что у детей отсутствует порог чувствитель ности по отношению к радиации, поэтому неизвестно, какая доз
Раздел II. Антропогенное воздействие на биосферу... —-------
ьГЙ»1вает аномалии в развитии. Ученые проследили генетические последствия чернобыльской катастрофы и установили, что за время после аварии существенно возросло количество детей Беларуси с врожденными пороками развития. Выявлены и причины этого: лучевое воздействие на наследственный аппарат родителей, плохая экологическая обстановка в республике и неполноценное питание.
Согласно В.В. Радкевичу, рождаемость в сравнении с 1985 г. сократилась на 25%. Рост заболеваний беременных женщин вызвал снижение числа нормальных родов с 54 до 34%. Заболевание раком щитовидной железы у детей увеличилось с 0,42 на 100 тыс. человек в 1986 г. до 2,24 в 1992 г., а в Гомельской области с 0,25 до 12 (почти в 50 раз).
Важно подчеркнуть, что чернобыльская катастрофа заставила по-новому взглянуть на так называемое экологическое напряжение. Даже в тех районах, в которых уровень загрязнения территории не вызывает непосредственной угрозы здоровью населения, все же имеет место более острое протекание обычных заболеваний. Это заставляет иначе оценить влияние малых доз облучения: они оказывают как прямое влияние, так и косвенное, через экологическое напряжение. В частности, у населения зараженных районов сильно развита радиофобия (чрезмерная боязнь радиационного облучения), что в определенной степени и есть проявление такого экологического напряжения.
Хранение и обезвреживание радиоактивных отходов. Радиоактивные отходы (РАО) классифицируются по различным признакам.
По агрегатному состоянию РАО делятся на жидкие, твердые и газообразные.
Все жидкие РАО по степени активности подразделяются на три класса:
1-й класс — слабоактивные отходы, удельная активность которых не превышает 3,71О7 Бк/м3; 2-й класс — отходы средней степени активности (удельная p-активность в пределах 3,7-107 — 3,71013Бк/м3); 3-й класс — высокорадиоактивные отходы, (удельная активность превышает 3,7-1013Бк/м3).
Типичными жидкими отходами 1-го класса являются сточные воды Дезактивационных пунктов, санпропускников, прачечных и т.д. Высокоактивные РАО, содержащие преимущественно искусственные радионуклиды, образуются на конечных звеньях производственного цикла, а также в некоторых научных лабораториях. Особую опасность в экологическом аспекте (в связи с большим количеством) представляют отходы заводов, на которых перерабатываются облученные
тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) АЭС с целью извлечения из них невыгоревшего ядерного топлива или выделения вновь образов вавшегося плутония.
Твердые РАО также подразделяются на три группы:
1-я группа — удельная активность находится в пределах 7,4-104 — 3,7-106 Бк/кг, 2-я группа — удельная активность в пределах 3,7 Ю6 — 3,7-109 Бк/кг; 3-я группа — удельная активность >3,7-109 Бк/кг.
К твердым РАО относятся:
1) негорючие отходы: металлы, стекло, керамика, строительный мусор и т.д.;
2) горючие отходы: дерево, пластмасса, резина, полихлорвиниловые изделия, текстиль и т.п.
Количество и объемы средне- и низкоактивных РАО чрезвычайно велики. Предполагается, что к 2000 г. в России их накопится около 1,5 млн м3, в США — около 3,6 млн м3.
Почти 98,5% ядерного топлива АЭС идет в отходы, представляющие собой радиоактивные продукты расщепления (плутоний, цезий, стронций и т.д.), которые нельзя уничтожить, а можно лишь вечно хранить на спецскладах. Если учесть, что загрузка только реактора мощностью. 1000 МВт (это аналог злополучного 4-го реактора Чернобыльской АЭС) составляет около 180 т, чего хватает на 3 года, то за указанное время на территории АЭС с 4 реакторами скапливается до 700 т отработанного топлива. В случае аварии это может привести к глобальной экологической катастрофе.
Образующиеся в активной зоне ядерных реакторов тритий, углерод-14, криптон-15 и йод-129 практически полностью выделяются в биосферу. Так выброс трития атомной энергетикой СССР только за 1985 г. в 3,5 раза превзошел, по подсчетам специалистов, равновесное содержание его в атмосфере и более чем в 2 раза — содержание во всех реках континентов. Криптон-85, содержащийся в атмосфере,-имеет в основном искусственное происхождение. Только за 1985 г. его «выработка» на всех АЭС (а следовательно, и выброс) в 500 тыс. раз превзошел равновесное содержание в атмосфере криптона-85 естественного происхождения.
Еще более опасные последствия имеют место в случаях катастроф; и аварий на атомных объектах и предприятиях.
Крупная авария произошла в 1957 г. в Челябинской области на радиохимическом заводе по переработке ядерного топлива и извлечений’ плутония для ядерных бомб. Этот завод с 1949 г. сбрасывал РАО в откры-^ тые водоемы, в частности, в озеро Карагай поступило 120 млн кюрЦ
/ЦСи=3,7-101(>Бк), что в два раза больше, чем в результате катастрофы в Чернобыле. В дальнейшем для жидких РАО были изготовлены бетонные емкости с П0КРьггием из нержавеющей стали. Однако именно в них произошел взрыв с выбросом 2 млн кюри. Облако прошло на север, оставив радиоактивный след длиной 105 км и шириной до 8 км. Из зараженной зоны переселили 17 тыс. жителей. Ликвидация следа производится до
сцх пор.
В системе МО РФ очень острой стала проблема нейтрализации рАО. которые образуются в процессе эксплуатации и ремонта, а также вследствие вывода из боевого состава атомных подводных лодок (АПЛ) 1 и 2-го поколений. Уже сейчас на Северном флоте, например. скопилось около 90 АПЛ с выслужившими свой срок реакторами. Всего же в пяти ядерных флотах мира (США, Россия, Китай, Англия и Франция) в 1990—1995 гг. предполагалось списать 190 реакторов. При плановом сроке отстоя активных зон реакторов до 5—6 лет некоторые установки находятся в этом режиме от 7 до 14 лет.,При этом специалисты отмечают, что ВМФ не хватает хранилищ для РАО,
а имеющиеся находятся далеко не в лучшем состоянии.
Захоронение и обеззараживание РАО: общие принципы. Свалки РАО в морях, в том числе и российских, возникли вслед за появлением атомного флота у ряда стран. Сбросы РАО, начавшиеся уже в 1959 г., продолжались систематически вплоть до 1992 г. в некоторых районах Балтийского, Баренцева, Белого, Карского, Охотского и Японского морей, а также в прибрежных водах архипелага Новая Земля и полуострова Камчатка.
По сводным данным (В.В. Догуша, 1995 г.), в период с 1964 по 1991 г. в северных морях затоплено 4900 контейнеров с твердыми РАО низкой и средней степени активности. У восточных берегов России, в Японском и Охотском морях за 1986—1991 гг. было захоронено 6868 контейнеров со средне- и низкоактивными твердыми РАО, а также 38 судов и более 100 крупногабаритных объектов. Их суммарная активность оценивается специалистами в 22,2 тыс. кюри. За 30 лет эксплуатации атомного флота в экосистемы северных морей поступило около 100 тыс. м3 жидких РАО с активностью более 24 тыс. кюри.
Работы по организации морского радиоэкологического мониторинга в указанных районах начаты спецподразделениями ВМФ России только в 1992 г. До этого времени эпизодические исследования радиационной обстановки проводились на акваториях в 50—100 км от мест воронения РАО. Непосредственно в районах затопления контроль Не проводился в течение более 20 лет. Специалисты отмечают, что в
сложившейся ситуации невозможно определить действительное состояние защитных оболочек захороненных РАО и дать объективный прогноз относительно сроков, скорости и масштабов выхода радионуклидов в морскую среду.
Общее количество РАО, сброшенных в море США только в 1946— 1970 гг. составило более 86 тыс. контейнеров с суммарной радиоактивностью около 95 тыс. кюри. В 1971 — 1983 гг. РАО предприятий военной и мирной атомной промышленности регулярно сбрасывали в море Бельгия, Англия, Нидерланды и Швейцария, эпизодически — Франция, Италия, ФРГ, Швеция, Япония, Южная Корея. Подсчитано, что всего за 1967—1992 гг. в Атлантическом океане оказалось 94603 т РАО, размещенных в 188188 контейнерах, общей активностью более 1 млн кюри.
К настоящему времени выработаны (К.М. Сытник и др.) следующие технологии захоронения РАО: 1) для больших количеств высокоактивных РАО — концентрирование и последующее хранение (посредством остекловывания, бетонирования и складирования в глубоких шахтах); 2) для небольших количеств высокоактивных РАО — извлечение долгоживущих изотопов с высокой токсичностью (ядовитостью) перед удалением остаточной активности; 3) для отходов средней степени активности — хранение до достижения распада короткоживущих изотопов и последующее рассеивание в той или иной среде; 4) для относительно небольших количеств слабоактивных отходов — разбавление (например, водой) и последующее рассеивание.
Ряд специалистов считает, что захоронение РАО в морских глубинах имеет ряд преимуществ и менее опасно, так как там существуют более благоприятные условия для быстрого рассеивания и нейтрализации радионуклидов и меньше возможностей для заражения водных организмов, служащих объектами морского промысла.	.
На Третьей международной конференции по мирному использованию атомной энергии (1976 г.) в качестве наиболее безопасных в эколого-гигиеническом отношении были признаны только два метода захоронения РАО в море:
1. Захоронение в изолированном виде (в капсулах).Технология состоит в переводе РАО в стекловидное состояние (путем заливания жидким стеклом), смещении с цементом или в заключении остеклованной массы в коррозионностойкие контейнеры, которые способны выдержать большое внешнее давление. После этого их сбрасывают на большие глубины.	-
2. Захоронение малоактивных РАО в предварительно разбавленном виде. Для того, чтобы радиоактивность отходов, попавших
морскую среду, быстро убывала, сброс их рекомендовано осуществ-лЯгь во время движения судна и желательно под винт. Ныне законодательство России запрещает подобное захоронение.
Длительное хранение высокоактивных РАО. Хранение высокоактивных жидких отходов (обычно это водные азотнокислые растворы) осуществляется в баках из нержавеющей стали с двойным дном, объемом от нескольких десятков до нескольких сотен кубометров. Устанавливают их в бетонных камерах, а для того, чтобы предотвратить во зможный взрыв скапливающегося водорода, резервуар непрерывно продувают воздухом. Отработанный воздух в дальнейшем очищают от радиоактивных аэрозолей в специальных фильтрах.
Содержимое некоторых баков постоянно перемешивают, так как выпадение твердых частиц, например плутония или урана, может привести к накоплению критической массы+ и, следовательно, инициировать ядерный взрыв. Выпадение же в, осадок радиоактивных солей другой природы может способствовать резкому повышению температуры и также породить взрыв, но уже тепловой, с выходом радиоактивности в окружающую среду.
Современное хранилище высокорадиоактивных отходов состоит из вертикальных шахт, горизонтальных штреков (коридоров) и собственно помещений для захоронений, сооружаемых, например, в соляных породах на глубине порядка 600 м. В полу помещения бурятся шурфы для хранения канистр с растворами отходов высокой удельной активности (ОВУА). Между шурфами необходимо выдерживать расстояние от 10 до 50 м. Причиной такого разнесения канистр друг от друга является их сильное тепловыделение; нарушение режима последнего может привести к катастрофе.
На Западе (США, Франция) прорабатывалось несколько проектов долговременных хранилищ ОВУА, включая и довольно экзотические. Один из них связан с запуском тяжелых ракет, загруженных высокоактивными отходами, в сторону Солнпа, с последующим их уничтожением. Однако следует помнить, что, согласно статистике, До 2% запусков ракет заканчиваются их авариями в пределах атмосферы. Подобная катастрофа, естественно, обернется тяжелейшими последствиями, соизмеримыми с чернобыльской. В США ведутся длительная дискуссия и поиск мест для размещения двух грандиозных хранилищ для РАО на период до 10 тыс. лет. Они будут размещаться На глубине 300 — 1000 м в местах, не подверженных землетрясениям. Стоимость указанного проекта опенивается в 27 млрд дол.
Одна из нерешенных проблем, сопровождающих эксплуатационный цикл АЭС, которые обеспечивают около 12% потребностей Рос
сии в электроэнергии, состоит именно в необходимости достаточно безопасного захоронения соответствующих РАО. В настоящее время на территории РФ находятся 15 полигонов для захоронения РАО, на которых складируются отходы не только отечественных АЭС, но и других стран СНГ (при наличии соответствующего договора). Кроме того, туда до сих пор завозятся РАО и с территорий других государств, где в свою бытность Советский Союз сооружал атомные предприятия.
Проблемы ядерного терроризма и утечки информации. Остро стоит вопрос и о так называемом -«ядерном» терроризме. Дело в том, что выделить оружейный плутоний — сегодня задача технически относительно несложная, и соответствующими технологиями обладают многие страны. Имеется информация, что специальным антитеррористичес-ким подразделением США за 10 лет его существования было обезврежено 6 таких «самодельных» ядерных взрывных устройств. В соответствии со спецзаданием и в порядке эксперимента группа ученых попыталась изготовить взрывные устройства из отработанного ядерного материала, считавшегося некондиционным, причем используя лишь те радиодетали, которые есть в свободной продаже. Попытка была успешной: ученым удалось изготовить 11 примитивных ядерных устройств, вполне пригодных для террористических актов. '
Ныне признано, что в целях повышения эффективности борьбы с ядерным терроризмом насущно необходимым становится создание международного банка данных о производителях ядерных материалов с целью идентификации и маркировки новых продуктов и при необходимости — поиска по этим реперам (контрольным меткам) — производителей нелегальной ядерной продукции.
Процесс инвентаризации ядерных материалов как форма нераспространения ядерного оружия и ядерных технологий весьма сложен, особенно если указанные материалы содержатся в отходах. Особый контроль должен осуществляться при перевозке ядерных материалов. В целом система контроля за их сохранностью от хищения или утери должна строиться надежно, с многочисленными барьерами безопасности.
В течение 50 лет в СССР (а потом и в России) работы по атомной тематике являлись исключительной монополией государства и хорошо засекречивались. Поэтому российские ядерные центры были известны и доступны весьма ограниченному числу специалистов. Ныне эти центры «раскрылись», а часть предприятий в них даже акционировалась. Поскольку в последних и сейчас сосредоточена секретная информация, неизбежно возникает опасность утечки ядерных секре-
----------------------------
в Кроме того, в период так называемой гласности в России появилось много открытых статей по атомной тематике, в частности по атомному оружию и его компонентам. Такие статьи, естественно, попадают в поле зрения спецслужб заинтересованных стран, и не только их. В силу этого возникает необходимость ужесточить ответственность sa рассекречивание, передачу, хранение, использование и торговлю информацией по атомной энергии.
§4. Экологические проблемы уничтожения химического оружия
Впервые химическое оружие (ХО) было применено во время первой мировой войны. При этом результатом стало более миллиона пострадавших, в большинстве своем со смертельными и тяжелыми поражениями.
В июне 1925 г. представители 34 стран подписали в Женеве Протокол о запрещении применения на войне удушливых, ядовитых и других подобных газов и бактериологических средств. Через 10 лет итальянцы в ходе боевых действий нанесли 19 массированных химических ударов по войскам и населению Эфиопии. В 1937—1945 гг. Япония применила ХО во время войны против Китая, в результате чего поражения получили более 50 тысяч человек.
В годы второй мировой войны угроза применения ХО со стороны немецкой армии была вполне реальной, тем более что в 1943 г. мощность химической промышленности Германии по производству отравляющих веществ (ОВ) составляла более 30 тыс. т в год. Лишь стремительное наступление советских войск да боязнь ответного более мощного удара удержало Гитлера от соблазна применить ХО.
После войны ХО получает новое развитие. Испытываются и непрерывно внедряются смертельные ОВ нервно-паралитического действия, психохимические вещества, токсины и фитотоксиканты. При этом основным средством доставки ОВ к поражаемым объектам становится авиация, а позднее — баллистические ракеты и в перспекти-66 — крылатые ракеты.
Начиная с 1961 г. американцы широко применяли ХО в Индокитае. Всего было израсходовано свыше 100 тыс. т химикатов (в основном фитотоксикантов), что обернулось для данного региона тяглыми экологическими и генетическими последствиями. В военном конфликте Ирана и Ирака обе стороны многократно использова-ли химическое оружие. Известно (А.Н. Калитаев, В.Б. Антипов, 1996
г,), что из 70 наиболее интенсивных военных конфликтов современности в 20 использовались ОВ.
Важную роль в совершенствовании ХО сыграло создание бинарных боеприпасов. В огличие от традиционных (унитарных) видов этого оружия, они легко производятся (компоненты изготавливаются в разных местах), легко транспортируются на большие расстояния и при необходимости легко уничтожаются.
В США разработка бинарного ХО началась в 1962 г. С появлением нового вида боеприпасов, обнаружить производство которых очень трудно, возросла опасность неконтролируемого распространения ХО по всему миру, усилилась угроза его скрытного накопления.
За годы военного противостояния в СССР и США было произведено и накоплено огромное количество ХО: на складах в США его находилось около 30, а в СССР — около 40 тыс. т. Этого количества достаточно, чтобы многократно уничтожить все живое на планете.
Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения ХО и его. уничтожении была открыта для подписания в Париже 13’января 1993 г. В 1997 г. Россия ратифицировала указанный международно-правовой документ.
Согласно принятой Конвенции, каждое государство обязуется: никогда, ни при каких обстоятельствах не разрабатывать, не производить, не приобретать, не накапливать или не сохранять ХО. не передавать его кому бы то ни было, не применять его и не производить любых военных приготовлений к его использованию. Конвенция содержит положения, запрещающие применять в военных целях гербициды, а также использовать для пресечения уличных беспорядков боевые химические средства.
Государство-участник должно начать уничтожение ХО не позднее чем через два года и завершить его не позднее чем через десять лет после вступления для него в силу Конвенции, т.е. после ратификации.
Процесс уничтожения ХО включает в себя несколько этапов.
Первый этап. По истечении не более двух лет должно завершиться апробирование первого объекта по уничтожению ХО и по истечении не более трех лет — уничтожено не менее 1 % его запасов. Второй этап. По истечении пяти лет должно быть уничтожено 25% ХО. Третий — через 7 лет — 40%. Четвертый — через 10 лет — 100% запасов ХО.
При этом каждое государство-участник самостоятельно определяет технологию уничтожения ХО. В то же время запрещается затопление боеприпасов в водоемах, захоронение в земле и сжигание на открытом воздухе. При необходимости в связи с возникающими труД" ностями сроки завершения уничтожения ХО могут быть продлены на
яТЬ лег. Таким образом, следует ожидать, что у ряда присоединившихся к Конвенции государств, в частности России, ХО сохранится еще в течение 15 лет.
При выполнении требований Конвенции перед руководством государств-участников встает ряд сложных проблем.
7.	Выбор базовой технологии уничтожения. Дело в том, что известные технологии (включая нетрадиционные, основанные на использовании энергии ядерного взрыва для разрушения химических боеприпасов и деструкции отравляющих веществ) не являются экологически чистыми. Поэтому вопрос о наличии отработанной, безопасной во всех отношениях и экологически приемлемой технологии уничтожения ХО до сих пор вызывает противоречивые суждения, тем более, что сроки и стоимость выполнения программы во многом зависят именно от базовой технологии.
2.	Выбор районов для размещения объектов по уничтожению ХО. Это весьма щекотливый вопрос, для его решения необходимо учитывать не только результаты экологической экспертизы, но и факторы политического, географического, экономического и демографического характера, а главное — отношение к этому процессу населения и местных органов власти. А они настроены, как правило, резко против.
3.	Сложность контроля. Средства контроля ХО имеют существенные недостатки и не в полной мере удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. При этом серьезную трудность в контрольной деятельности будет представлять обнаружение скрытного производства и накопления бинарных химических боеприпасов, поскольку их компоненты (относительно безвредные) могут производиться в одних местах, а сборка и снаряжение ими средств доставки в других.
4.	Проблема химического терроризма. Ныне все химические боеприпасы и их компоненты размещены на складах семи военных арсеналов в шести субъектах РФ. Все арсеналы, согласно военным источникам, охраняются достаточно надежно. Однако в процессе перевозки ХО к местам уничтожения полностью исключить возможность хищений практически невозможно. Кроме того, вполне реально производство некоторых видов ОВ в «домашних условиях»: в небольших институтских или производственных лабораториях. На возможность этого указывает скандал, разгоревшийся в Японии и связанный с Деятельностью одной из религиозных сект, которая не только сумела изготовить ОВ, но и применить его в токийском метро.
В / ^Р°^лема защиты персонала объектов и местного населения. Институте биохимической физики Российской академии наук, изу-ая Действие малых и сверхмалых доз разнообразных биологически ак-
5.	Перечислите экологические проблемы сокращении стратегических наступательных вооружении (прежде всего ядерных) России.
6.	Что такое бинарное химическое оружие! Почему его появление повысило опасность неконтролируемого распространения химического оружия?
7.	Какие проблемы экологического плана необходимо решить перед началом и в ходе уничтожения химического оружия (в соответствии с Конвенцией о его аапрешвнии)?
8.	Перечислите варианты антропогенного воздействия на ОПСпри осуществлении военной деятельности.
Глава 1О. Военные конфликты и экологический императив
§ 1. Экологические последствия крупномасштабной ядерной войны
На международном конгрессе «Врачи мира за предотвращение ядерной войны» (1983 г.) были приведены расчеты о возможных последствиях взрыва термоядерной бомбы мощностью 1 мегатонна (что примерно в 65 раз превышает мощность бомбы, сброшенной американцами в 1945 г. на г. Хиросиму) над городом с населением 1 млн человек. Непосредственно от ударной волны, теплового излучения и радиации погибнет 300 тыс. человек и около 400 тыс. человек будут ранены, обожжены и получат радиоактивное облучение. Сотни тысяч трупов будут представлять серьезную опасность с точки зрения распространения инфекционных заболеваний.
В целях снижения уровня разрушения зданий и сооружений, т.е. сохранения материальных ценностей, были созданы новые образцы ядерного оружия (в частности нейтронная бомба), энергия взрыва которых в основном трансформируется в губительное для всего живого излучение. Согласно оценкам западных специалистов, вот каковы будут последствия взрыва нейтронной боеголовки мощностью всего 1 килотонна на высоте нескольких сотен метров на открытой местности:
Площадь уничтожения, га
270
520
490
330
310
140
110
100
40
Объекты уничтожения
Все люди в течение 5 минут
50 % людей в течение нескольких дней Все млекопитающие и пресмыкающиеся Все земноводные и пресмыкающиеся Все хвойные деревья
Луга
Тропические джунгли
Насекомые
Микроорганизмы и бактерии
Для сравнения: обычный ядерный заряд аналогичной мощности поражает около 50 га леса, т.е. примерно в 6 раз меньше, чем нейтронная бомба. При этом все объекты и предметы в зоне воздействия сами станут источниками радиоактивного излучения. В отношении людей возможные последствия ядерного излучения нейтронных боеприпасов примерно в 7 раз опаснее гамма-излучения.
В случае же глобального ядерного конфликта помимо прямых воздействий оружия необходимо учитывать четыре последующих общепланетарных. эффекта (М. Харауэлл, Н.Н. Моисеев, М.И. Будыко Г.С. Голицын и др.)
Первый из них — это «ядернаяночь». В результате массированного обмена ядерными ударами (даже на уровне трети от накопленного оружия) в стратосферу поднимутся миллиарды тонн пыли, сажи и других частиц. Предполагается (А. Сергеев, 1998 г.), что только в местах добывания и на складах сгорит до 2,5 млрд тонн ископаемого топлива (нефти и газа), площадь лесных пожаров составит не менее миллиона квадратных километров, а общее количество частиц дыма и пыли при этом достигнет 1,2 млрд т. Образовавшееся гигантское пылевое облако окутает Землю и вызовет резкое увеличение оптической плотности атмосферы; как следствие этого, освещенность поверхности станет даже меньше, нежели безлунной ночью.
Такие условия будут продолжаться многие месяцы. Биосфера планеты окажется практически отрезанной от своего главного энергетического источника — Солнца. Вследствие этого температура приповерхностного слоя планеты резко понизится (по некоторым данным, снижение среднегодовой температуры на Земле составит 15—20 °, а в Северном полушарии она опустится до —23 °C), многие водоемы замерзнут — наступит «ядерная зима».
Во многих южных регионах возникнут условия для образования токсичного озона и смога. Долговременные климатические последствия «ядерной зимы» (снижение среднегодовых температур, перераспределение осадков, резкое сокращение фотосинтеза и др.) в сочетании с разрушением сельскохозяйственных систем в странах — участницах конфликта приведут к резкому падению урожайности сельскохозяйственных культур. Указанные процессы неизбежно будут происходить и в странах, не причастных к развязыванию глобальной ядерной войны, что, в свою очередь, вызовет голодную смерть части их населения. Таким об-, разом, начинает проявляться третий эффект мирового ядерного конфликта — «глобальный голод». Предполагается, что следствием этого может быть гибель гораздо большего числа людей, нежели во время самих боевых действий. Расчеты показали, что в случае обмена ядерными ударами общей мощностью 5000—10000 мегатонн погибнет сразу от 300 млн до 1 млрд человек и столько же получат увечья.
Наконец, еще одно проявление глобальной ядерной войны — по-, всеместное радиоактивное загрязнение планеты. Оно будет вызвано не только попаданием в природную среду радиоактивных веществ от. взрыва боеголовок, но и в результате разрушения АЭС, заводов ядерного горючего, хранилищ радиоактивных отходов и т.п.
Вследствие постоянного воздействия ионизирующей радиации люди, находящиеся на пораженных территориях, будут заболевать лучевой
болезнью, которая, как известно, способствует ра титию злокачествен-ьГХ новообразований (рака), а также наследственных генетических от-лонений (мутаций). Подсчитано, что в результате радиоактивного обручения только от злокачественных опухолей погибнут более 10 млн человек, а генетические дефекты появятся у многих десятков миллионов потомков пораженных людей. Невольно приходит мысль; не произойдет ли вырождение Homo sapiens — «Человека разумного»?
И еще одно немаловажное обстоятельство. Ионизирующая радиация будет воздействовать и на различные виды животных и птиц, которые, в отличие от человека, не способны осознать опасность и соответственно защитить себя. В то же время эти существа участвуют в сохранении и циркуляции в природе патогенных микроорганизмов, радиапия будет оказывать воздействие и на сами микроорганизмы, при этом вполне возможны существенные изменения в поведении и образе жизни возбудителей инфекционньгх заболеваний. Все это с неизбежностью приведет к нарушению сложившихся в ходе эволюции экологических взаимоотношений между микроорганизмами и организмами людей и животных. В свою очередь оно вызовет заметные изменения в путях циркуляции возбудителей заразных болезней человека, а также способах и механизмах инфипирования (заражения) людей. Неизбежно возникнут серьезные нарушения гомеостаза в природных сообществах, появятся высокоактивные мутанты патогенных микроорганизмов. Так, например, в ходе экспериментов ученым удалось установить, что обнаруженные новые виды бактерий, подвергаясь воздействию плутония, урана, тория и других радиоактивных элементов, не погибают. По мнению некоторых ученых, радиоактивные вещества вызывают большое количество мутаций у живых организмов, и не исключается возможность появления бактерий, которые станут переносчиками радиоактивного заражения, что, естественно, чревато серьезными последствиями. Если при этом под влиянием радиации и других факторов (голода, холода, снижения уровня освещенности) у людей и животных будет иметь место и снижение общей и специфической резистентности (сопротивления) к инфекциям, можно прогнозировать появление таких эпидемий, перед масштабностью которых поблекнут и средневековая чума с холерой, и современный СПИД.
Таким образом, оценка воздействия глобального ядерного конфликта на природную среду показывает, что, независимо от того, где он начнется или кто его вызовет, конечный результат один и тот же — общепланетарная биосферная катастрофа. Поэтому предотвратить глобальную ядер-ную войну, спасти человечество от гибели — высший смысл деятельности Всех государств, их лидеров, а также военных руководителей.
Указанные соображения настойчиво подталкивают многие стра-НЧ в том числе обладающие ядерным оружием, к созданию альтер
нативных вооружений- При этом ядерному оружию отводится роуц, средства сдерживания возможного агрессора, существенного элемента поддержания глобального равновесия сил.
§ 2.	Экологические последствия применения бактериологического оружия
Биологическое (бактериологическое) оружие — оружие массового поражения, действие которого основано на использовании болезней творных свойств боевых биологических средств (ББС). В качестве последних выступают микроорганизмы (и извлекаемые из них инфекционные материалы), способные размножаться в организмах людей животных и растений и вызывать массовые заболевания. К ним относятся патогенные (болезнетворные) вирусы, бактерии, грибки, а также простейшие. ББС подразделяются на смертельные и выводящие из строя, контагиозные (поражающие при контакте) и неконтагиозные Они могут применяться в виде жидких или сухих рецептур путем заражения приземного слоя воздуха биологическим аэрозолем, а также распространением зараженных переносчиков: насекомых, клещей, грызунов. Конкретно различают следующие виды ББС: 1) из класса бактерий — возбудители чумы, сибирской язвы, сапа, туляремии, холеры и др.; 2) класса вирусов — возбудители желтой лихорадки, натуральной оспы, раздичных видов энцефалитов и энпе-фаломиелитов, лихорадки Денге и др.; 3) из класса риккетсий — возбудители сыпного тифа, пятнистой лихорадки Скалистых гор, лихорадки ципигамуши и др.; 4) из класса грибков — возбудители бластомикоза, кокцидиоидомикоза, гистоплазмоза и др.
Биологическое оружие — одно из самых жестоких по своим последствиям средств ведения воины. Применить его пыталась еще Германия в первую мировую войну путем заражения лошадей противника возбудителем сапа.
Несмотря на подписание большинством стран мира Конвенции 1972 г. о запрещении разработки, испытаний и производства биологического и токсинного оружия, во многих зарубежных государствах продолжались исследования, запрещенные Конвенцией. Так, по данным медицинского информационного разведывательного- центра СВ США, биологическое оружие продолжает распространяться, особенно в «третьих странах», и в настоящее время привлекает внимание лидеров более десятка государств, а также крупных международнотеррористических организаций своей дешевизной, относительной доступностью и простотой разработки, высоким поражающим и сильным психологическим воздействием (табл. 10.1). Это обусловлен# прежде всего тем, что Конвенция 1972 г. эффективного международ-j
г0 контроля все-таки не предусматривает. Кроме того, усложняется выявление скрытной наработки биологических агентов, так как ггостаточно сложно определить предназначение (военное или гражданское) мощностей по их производству.
Вот некоторые факты. В феврале-марте 1994 г. российские эксперты посетили ряд невоенных биологических объектов США. Выяснилось, что на бывшем заводе по производству биологичссяюго оружия поддерживается, реконструируется и модернизируется технологическое оборудование, предназначенное для производства биологических рецептур. Сохраняются нс задействованные в течение многих лет промышленные аппаратурно-технологические линии выращивания, концентрирования, высушивания, смешения и фасовки биопрепаратов в условиях биоизоляции, которые также могут быть использованы для производства биологических рецептур.
По имеющейся информации (С.В. Петров, 1994 г.), среди других стран наибольшую активность в разработке и налаживании производства средств биологического нападения проявляют Египет, Иран, Ирак, Сирия, Ливия, Северная Корея, Пакистан, Тайвань, а также Китай. При этом они предпринимают небезуспешные попытки получить технологии, материалы и оборудование двойного назначения через фирмы развитых стран. Обстановка осложняется еще и тем, что в Ближневосточном регионе функционируют более ста крупных террористических организаций и бандформирований, и руководители некоторых из них открыто заявляют о возможности использования биологических средств для достижения своих целей. Интерес к биологическому оружию за рубежом в последнее время возрос и в связи с крупными достижениями биологии и генной инженерии. Исследования, ведущиеся на стыке биологии и химии, создают предпосылки для разработки нового вида оружия — биохимического, не подпадающего под запрет Конвенции о биологическом и химическом оружии.
В случае применения бактериологического оружия экологические последствия, как считают специалисты, могут быть в диапазоне от второстепенных до катастрофических. Применение вредных микроорганизмов приведет к возникновению новых эпидемических болезней или к возвращению старых. Возможно, что масштабы смертности не уступят потерям в результате эпидемий чумы в средние века, Унесших, как известно, миллионы жизней.
Вредные микроорганизмы внедрятся в местные экосистемы и создадут там постоянные очаги болезней. Так, бациллы сибирской язвы, например, способны сохраняться в почве 50—60 лет. Особенно опасным является внесение новых микроорганизмов и вирусов в жаркие и влажные районы. Так, рассеивание вируса желтой лихорадки в тройском лесу приведет к гибели многих видов лесных приматов, °торые оставят после себя пустые экологические ниши.
257
ра крушение джунглей во время вьетнамской войны привело к миг-щиИ лесных крыс — переносчиков чумы в населенные районы, где они заражали домашних крыс. Последние, в свою очередь, заражали иодей, и в 1965 г. число заболевших превысило 4 тыс. человек, включая американских солдат.
Большой урон населению и экономике даже развитого государ
ства нанесет применение бактериологических средств против домашнею скота и сельскохозяйственных культур, особенно имеющих значение как продукты питания или сырьевые материалы.
Примером того, что может сделать с природой бактериологическое оружие, служит остров Грюинард у побережья Шотландии. На этом острове в годы второй мировой войны англичане исследовали возможность военного применения бацилл сибирской язвы. Терри-
тория острова в результате эксперимента оказалась полностью зараженной и непригодной для проживания.
Утечки токсинов из военно-исследовательских лабораторий или в результате1 их испытаний приводили к экологическим катастрофам и гибели живых организмов. Так, в 1979 г. в Свердловске в результате выброса в атмосферу вируса сибирской язвы из военной лаборатории погибли 69 человек в течение 24 часов. В 50-х годах два случая заражения персонала сибирской язвой со смертельным исходом были зафиксированы в Форт Детрике — головном подразделении Пентагона по разработке бактериологического оружия. В 1968 г. в результате угечки токсинов на полигоне в Дагуэе погибло 64 тыс. овец, а в мае 1988 г. в Тургайской степи полегло около 500 тыс. сайгаков. По некоторым данным (В.В. Довгуша и др.), последнее явилось следствием полевых испытаний бактериологического оружия, по-видимому, вышедших из-под контроля. Очевидно, что массовая гибель сайгаков нанесла громадный ущерб экосистеме Тургайской степи.
Следует подчеркнуть, что ныне созданы беспрецедентные по своей поражающей силе токсины. Так, например, 1 г ботултоксина содержит 8 млн смертельных для человека доз. При распылении над населенным пунктом 1 г политоксина мгновенно может погибнуть 100 тыс. человек. Подсчитано, что с помощью 10 самолетов, снаряженных бактериологическим оружием, можно погубить 60 млн человек
§ 3.	Биосферное оружие массового поражения и опыт его применения в военных конфликтах
Общие понятия и попытки классификации. Сразу после окончания второй мировой войны у зарубежных специалистов возник интерес к возможности активного воздействия на природную среду в во-9 Эко.101ия. Уч пос. для спуд ВУЗа
енных целях. В.В, Буты л кин и В.И. Думенко (1996 г.) приводят причины такого внимания к использованию управляемых геофизических процессов в атмосфере, литосфере и гидросфере.
Во-первых, геофизические процессы характеризуются огромными запасами энергии, которые рачительно превышают по мощности все средства поражения. Существенно, что при этом имеется реальная возможность скрытого влияния на значительных расстояниях от места проявления. Во-вторых, активные воздействия на природные процессы позволяют, с одной стороны, нанести ущерб войскам противника, подорвать его экономику, оказать психологическое воздействие, а с другой — снизить отрицательное влияние природных факторов на свои подразделения. В-третьих, что немаловажно, возможно создать относительно простые и экономичные средства поражения, вполне сопоставимые ио своим последствиям с традиционными видами омп.
США первыми предприняли попытки широкомасштабного использования различных средств (технических и химических) для изменения природных условий и воздействия на атмосферные процессы в районах боевых действий в Индокитае. Ими были опробованы, причем с достаточно высокой эффективностью, следующие методы: искусственное образование ливневых осадков; разрушение гидротехнических сооружений для затопления низинных районов; создание пожаров и вызванных ими «огненных бурь»; изменение климата посредством целенаправленного разрушения рельефа и уничтожения растительного покрова. Мощными бульдозерами срезались под «корень» тропические леса вместе с почвой, затоплялись прибрежные территории, широко применялась зажигательная смесь (напалм) и др. Именно в этот период А. Гольфсон впервые ввел термин «экоцид» (экологическая война).
Ныне используются различные термины для конкретизации понятия «воздействие на природу в военных пелях»: экоцид, террапид, погодная война, геофизическая война и др. Однако поскольку конечным объектом воздействия является все-таки живое вещество биосферы, то целесообразно использовать термин «биосферная война».
Биосферная война — составная часть военного конфликта, заключающаяся в преднамеренном активном воздействии на окружающую среду, неживые и живые компоненты путем высвобождения скрытой энергии геофизических процессов или подавления (искажения) жизнедеятельности биологических объектов.
Для достижения поставленных целей используются новые виды биосферного ОМП: геофизическое, экоцидное и техносферное оружие.
Приведем разновидности геофизического оружия и формы егО; воздействия (согласно В.В. Бутылкину и В.И. Думенко).
Метеорологическое оружие — воздействие на атмосферные процессы: использование атмосферных течений для переноса радиоак-т1|В1<ых, химических и бактериологических веществ; создание юн возмущений в ионосфере, устойчивых радиационных поясов; создание пожар°к и «огненных бурь»; разрушение слоя озона; изменение газового состава в локальных объемах; воздействие на атмосферное электричество.
Гидросферное оружие — изменение химических, физических и электрических свойств океана: создание приливных волн типа цунами; загрязнение, заражение внутренних вод; разрушение гидротехнических сооружений и создание наводнений; во здействие на тайфуны; инициирование склоновых процессов, и др.
Литосферное оружие — инициирование землетрясений, стимулирование извержений вулканов.
Климатическое оружие — изменение температурного режима в определенных районах и климата в целом.
Иной характер действия у экоцидного оружия, которое предназначено для уничтожения среды обитания живых организмов и в первую очередь — человека. К нему можно отнести арборициды (химические вещества, предназначенные для уничтожения древесной или кустарниковой растительности), дефолианты, которые используют для ускоренного опадания листвы растений, и другие химические вещества, а также физические излучения.
Ядохимикаты в арсенале биосферных войн. Их применение подразумевает преднамеренное уничтожение или нарушение в военных целях различных экосистем, находящихся на территории противника, с тем чтобы сделать их невозможными для обитания человека или осуществления им военной деятельности.
В данном направлении лидерство США является бесспорным; особенно оно проявилось во время войны в Индокитае, который американцы использовали в качестве полигона для испытания новых видов оружия.
Масштабы биосферной войны, развязанной в Индокитае с использованием ядохимикатов, огромны (В.В. Довгуша и др., 1995 г.): с 1964 по 1970 г. воздействию ядохимикатов подверглось около 50% территории Южного Вьетнама, а также некоторые районы Лаоса и Камбоджи. Более 100 тыс. т различных химикатов было рассеяно на площади около 2 млн га, совершено 2658 специальных самолетовылетов, входе которых опорожнено 47969 канистр с засевающими агентами в целях модификации погоды.
В апреле — мае 1969 г. 270 кв. миль (почти 1000 км2) территории Камбоджи были опрысканы дефолиантами — агентами «оранжевый» и «белый». Всего в результате широкомасштабного применения
дефолиантов и гербицидов уничтожена растительность на 360 тыс га обрабатываемых земель, поражено 25,5 тыс. км2 лесных массивов (44% площади лесов Южного Вьетнама), 13 тыс. км2 посевов риса, загуб-лено 70% рощ кокосовых пальм и других сельскохозяйственных уг0. ; дий (3% общей посевной площади страны).
На каждого жителя Южного Вьетнама пришлось в среднем по 3 кг ! ядохимикатов. Некоторые из них содержали диоксин, ничтожно ма- | лая доза которого вызывает выкидыши, рождение мертвых детей или « детей-уродов, другие губительные генетические изменения, раковые "I заболевания, пороки сердца, катаракту и т.д. Особенность диоксина 1 состоит в том, что он очень долго сохраняется в природе и может d сделать землю бесплодной в течение десятилетий.
Следствием применения ядохимикатов стали гибель и тяжелые уве- 1 чья свыше 2 млн местных жителей, а также «незапланированное» от- | равление свыше 60 тысяч американских солдат и, как следствие это- 1 го, тяжелые уродства десятков тысяч родившихся от них (уже после | войны) детей.	1
Территориям, которые были лишены защищающих их деревьев, | грозят запустение и возникновение карста (явления, приводящего к j смыву горных пород под воздействием поверхностных и подземных вод). Подсчитано, что естественного восстановления равнинных тро- 1 пических лесов не произойдет в течение 100 лет. На высокогорных I пространствах, покрытых в прошлом лесами, после искусственно вьв- | ванной гибели деревьев произошел смыв практически всего почвенно- I го слоя. Вследствие этого восстановление растительности в таких рай- я онах даже искусственным путем практически невозможно.	ч|
Анализ состояния территории Вьетнама, подвергшейся воздей- 1 ствию ядохимикатов с последующим уничтожением растительности, | показал, что экологический баланс страны в существенной степени Д нарушился. Увеличились эрозии и кислотность почвы, уменьшилась ее | проницаемость. Ядохимикаты нарушили микробиологический состав I почвы, привели к неблагоприятным изменениям флоры и фауны На I вновь освоенных под сельскохозяйственное пользование ранее пора- J женных участках лесов отмечаются низкие и нестабильные урожаи, я Из 150 видов птиц остались лишь 18. Почти полностью исчезли зем- Я новодные и даже насекомые, изменился состав рыб в реках.	1
Крайне тяжелы отдаленные последствия воздействия ядохимика- Я тов на человека. Последний, даже не подвергшийся непосредствен- я ному химическому нападению, испытывает двоякие последствия; для я него остается все меньше пищи, а та, которую он добывает, отравле-а на и вызывает в организме вредные изменения, прежде всего в пече-'Д ни и жировых тканях. Число жертв продолжает возрастать за счеТЯ отдаленных последствий.	Я
Сильнодействующие ядовитые вещества. Быстрое развитие хими-еСкой промышленности в мире сопровождалось резким увеличением уаснплбов производства и накоплением больших запасов сильнодей-ствуюпшх ядовитых веществ (СДЯВ) на химически опасных объек-1Х Согласно В.В. Довгуше (1995 г.), в странах СНГ наибольшее количество химически опасных объектов размещено в РФ (1487 — более 50%).
Запасы СДЯВ в СНГ, предназначенные для технологических целей составляют более 1 млн т, в том числе хлора — более 50 тыс. т, аммиака — более 500 тыс. т, прочих СДЯВ — около 500 тыс. т. По данным штаба ГО СНГ, в случае выброса в атмосферу всех СДЯВ численность населения, попадающего в зоны опасного и чрезвычайно опасного заражения, составит около 65 млн человек (почти 25% населения СНГ). Прогнозируются возможные санитарные потери — около 7,5 млн человек в СНГ, в том числе в России — около 4,5 млн.
За 1985 — 1991 гг. в СССР произошло более 240 химических аварий с СДЯВ, что составило около 30% всех техногенных аварий. При этом пострадало 2,3 тыс. человек, из них 105 погибли. Установлено, что до 50% аварий происходит при перевозке ядовитых веществ по железной дороге, остальные возникают на химически опасных объектах. Основными причинами таких аварий с серьезными экологическими последствиями являются неисправности технологического оборудования, емкостей и специальных цистерн, несоблюдение правил заправки и транспортировки СДЯВ (до 80%).
Наиболее часто отравления людей были вызваны аммиаком (до 25%), : хлором (до 20%), кислотами (до 15%) и диоксидом серы (3%).
Необходимо подчеркнуть, что аварии на химически опасных объектах часто сопровождаются взрывами и пожарами, что в свою очередь вызывает образование новых высокотоксичных веществ в виде продуктов горения и разложения. Можно говорить о сопоставимости по наносимому ущербу и человеческим жертвам некоторых аварий и технологических катастроф и военных операций. Так, в результате атомной бомбардировки Нагасаки в 1945 г. совокупная численность убитых и раненых составила 140 тыс. человек, а вследствие утечки ядовитого газа на химическом заводе в Бхопале (Индия, 1984 г.) — свыше 220 тысяч.
Указанная катастрофа произошла вследствие преступной небрежности обслуживающего персонала завода. Но история ныне располагает и примером попытки целенаправленного уничтожения экосистемы целого государства — Кувейта как средства ослабления противника е° время войны в Персидскдм заливе (1990 — 1991 гг.). При отступлении иракцы взорвали большинство кувейтских нефтяных скважин, вторых насчитывалось 1250. В результате этого примерно 1 млн т

нефти (10% ежедневною мирового потребления) превращалось в дым По данным специалистов, пожары в Кувейте ежесуточно извергали в атмосферу 50 тыс. г диоксида серы (главного компонента кислотных дождей), 100 тыс. г углерода в виде сажи и более 80 тыс. т углерода в виде диоксида. Дым распространялся па расстояние более 1000 км от Кувейта.
Специалисты отмечают, что пожары в Кувейте были самым ин тенсивным очагом горения за всю историю человечества. При этом образовалась загрязняющая облачность такой плотности, что водителям приходилось включать фары автомашин в дневное время. Дневная температура под облаками, прижимающимися к земле и закрывающими Солнце, оказалась ниже нормы на 10 °C, дожди темного цве та, выпавшие в Ираке, Кувейте и Саудовской Аравии, покрыли сельскохозяйственные культуры, водоемы и все прочее сажей, серной кислотой и другими вредными веществами. Происшедшее загрязне-ние природной среды значительно превысило самое сильное из заре гистрированных до сих пор загрязнений воздуха, отмеченное в Лон доне в 1952 г. Тогда за 11 дней из-за совместного воздействия дыма
который выделялся при горении угля, и густого ядовитого тумана погибло 4 тысячи человек.
Возникшие в воздухе высокотоксичные загрязнители (кислые аэро золи, озон, канцерогенные летучие органические вещества и полиаро магические углеводороды) явились причиной заболеваний дыхатель ной системы людей. Больницы Кувейта оказались переполненными пострадавшими. Смертность возросла во всех возрастных группах, но особенно высокой она была среди детей в возрасте от 1 года до 14 лет От пожаров и разливов нефти сильно пострадали прибрежные мангро вые заросли — важнейший средообразующий компонент в тропичес ком климате. Экологи предсказывают, что облака дыма и копоти, про несшиеся над южными регионами Азии, могуг отрицательно повлиять на летние сезоны дождей. Вследствие этого свыше миллиарда людей в Азии постоянно будут недополучать продукты питания.
Так привычное для обихода вещество, каким является нефть, мо жет превратиться по воле человека в биосферное оружие массового уничтожения.
Мощное отрицательное воздействие оказывают продукты разло жения ВВ и компоненты ракетного топлива (КРТ). Уничтожением обычных боеприпасов методом подрыва (а по международным дого ворам под уничтожение с российской стороны попадает около 1 млн единиц боеприпасов) может быть нанесен огромный ущерб природе В результате их подрыва, по оценке специалистов, в атмосферу выде лйтся огромное количество вредных веществ, а содержание кислоро да в воздухе снизится на территории порядка сотни тысяч км2.


Высокоточное оружие и его роль в ведении биосферной войны. В эру сложнейших технологических процессов и большой концентрации производства даже выборочные ракетно-бомбовые удары по наиболее уязвимым местам — промышленным объектам, хранилищам СДЯВ и т.п. могут нанести урон, сравнимый с последствиями ядерной катастрофы. Например, бомбардировки в 1943—1945 гг. Дрездена Гамбурга, Токио привели в каждом из этих городов к жертвам, не меньшим, чем (с учетом последствий) атомные атаки на Хиросиму и Нагасаки. Крупные аварии на нефтеперерабатывающих заводах сопровождаются, как правило, сгоранием огромных масс нефтепродуктов и тепловыделением, равным ядерному взрыву мощностью 3—5 килотонн (Л. Малышев, 1994 г.).
Ныне аналогичный эффект может вызвать использование даже в небольших масштабах высокоточного оружия. К нему относятся, например, крылатые ракеты морского базирования «Томагавк», тяжелые управляемые бомбы «Уоллай»,, крылатые ракеты «Слэм» (с вероятным отклонением не более 5 м), а также кассетное оружие и боеприпасы объемного взрыва. Они прошли испытания в ходе военного конфликта в Персидском заливе в 1991 г. При этом боевому воздействию подвергались не только войска, но и объекты атомной энергетики; заводы, выпускающие химическое, бактериологическое и обычное оружие, нефтепродукты; и хранилища. Так, в Багдаде (Ирак) в феврале 1991 г. был разрушен завод по производству бактериологического оружия. По городу начала распространяться неизвестная болезнь. В течение первых двух суток от нее скончалось 50 охранников предприятия, а еще 100 человек в тяжелом состоянии были доставлены в больницы. В ряде городов (Басра, Мосул, Тимрит) случаи необычных заболеваний принимали характер эпидемий. В марте того же года американская авиация разбомбила склады химического оружия Ирака, которые были расположены вдоль иракско-кувейтской границы. При этом образовалось ядовитое облако отравляющих веществ, накрывшее и воевавшие армии, и гражданское население. Ныне многие ветераны американской армии, находившиеся там, страдают от возникших вследствие этого заболеваний («Новая газета». 1998, № 8).
Согласно исследованиям американских ученых, повреждение высокоточным оружием внешних элементов АЭС (например, линий подачи силового питания на механизмы систем безопасности реактора) способно вызвать разрушение последнего и выброс наружу значительного количества радиоактивного топлива. Моделирование критической ситуации на примере хранилища радиоактивных отходов и отра-°танного ядерного топлива в г. Горлебене (Германия) выявило стРашную картину: разрушение даже обычным боеприпасом систем Теплоотвода от активной зоны реактора способно вызвать выброс до
90% радиоактивных элементов общей активностью около 140 млн кюри с заражением более 10 бэр территории протяженностью от 1500 до 2300 км и площадью от 237 до 410 тыс. км2, т.е. больше территории самой фрр
Специалисты допускают, что при точном применении обычного боеприпаса (для сжатия тепловыделяющих элементов реактора в ограниченном объеме) возможен ядсрный взрыв небольшой силы В свою очередь, взрыв приведет к интенсивному выбросу компонентов отработанного топлива, которое даже после года работы в реакторе приобретает радиоактивность, в десятки раз превышающую первоначальный уровень.
Вышеизложенное приобретает особую актуальность, если учесть что общая мощность АЭС в 2000 г. по некоторым оценкам достигла в европейской части бывшего СССР и европейских странах НАТО — 150 гВт/км2, а. в США (без Аляски) — до 200 гВт/км2. Очевидно, что в таких условиях применение высокоточного оружия даже с обычной взрывчаткой способно вызывать крупные по масштабам производственные аварии и сопутствующие им вторичные поражающие факторы (взрывы, пожары, наводнения, радиоактивное и химическое -заражение). Разрушение в случае военного конфликта или теракта ключевых элементов техносферы развитых стран приведет к необратимым изменениям как в природной среде, так и в их производственной инфраструктуре. Это стирает грани между последствиями применения обычного оружия и ядерного.
Таким образом, создание высокоточного оружия есть расширение средств ведения биосферной войны, а точнее, появление нового типа оружия массового поражения — техносферного.
В табл. 10.2 приведены возможные варианты ведения биосферных войн.
Таблица /0.2
Возможные экологические методы ведения войны (по В.В. Довгуше и др., 1995 г.)
Экологические поражающие факторы	Осуществимость	Военное применение	Эффективность
Рассеивание тумана и облаков	Осуществимо легко	Нарушение видимости в районах боевых действий, а также военных объектов	Эффективность на ограниченных территориях в тактических целях
Образование тумана и облаков	Осуществимо легко	Затруднение полетов и боевых действий противника; защита от светового излучения ядерного взрыва	Эффективно на ограниченных территориях в определенных метеоусловиях в тактических целях
Продолжение табл. 10.2
	Экологические поражающие факторы	Осуществимость	Военное применение	Эффективность
р^адообразование	Осуществимо легко	Повреждение оборудования, связи, линий электропередачи, некоторых видов военного имущества	Эффективно при наличии градосодержащих облаков па ограниченной территории
И^ёяение климата и инфраструктуры региона посредством целенаправленного разрушения рельефа и уничтожения растительного покрова	Возможно	Нарушение с/х производства и подрыв экосистемы, дезорганизация экономики	Сомнительно, ввиду возможных необратимых последствий
Вызывание дождя и снега, искусственное образование ливневых осадков	Осуществимо легко	Затруднение передвижения и ведения боевых действий войск, нарушение коммуникаций	Эффективно на ограниченной территории в тактических целях
Вызывание ураганов, изменение их направления, воздействие на тайфуны	Теоретически возможно	Разрушение «продромов, ба;, нлбжения, портов, уничтожение флота	Эффективно как стратегическое средство
Создание электромагнитных или акустических полей	Проблематично	Поражение живой силы противника	Эффективно
Воздействие на атмосферное электричество, вызывание молний	Проблематично	Вывод из строя средств связи, поджог строений,создание пожаров и огненных бурь на газо-нефтеразработках	Неясна
Загрязнение биосферы радиоактивными продуктами; создание зон возмущений в ионосфере, устойчивых радиоактивных поясов; использование атмосферных течений для радиационного заражения территорий	Осуществимо	Лучевое (у - и р- излучение) поражение экосистем; изменение свойств ионосферы; нарушение работы средств связи	Эффективно как стратегическое средство
Уничтожение озонового экрана (слоя)	Возможно	Нанесение ущерба населению и сельскому хозяйству	Сомнительно ввиду неизбирательиого характера
Загрязнение атмосферы аэрозольными продуктами, использование атмосферных течений Для переноса химических и бактериологических веществ	Осуществимо	Нарушение радиационных свойств атмосферы; изменение погоды и климата; ухудшение состояния экосистем (особенно морских) из-за уменьшения приходящего солнечного излучения	Эффективно
Окончание табл.
Экологические поражающие факторы	Осуществимость	Военное применение	Эффективность
Загрязнение атмосферы различными газообразными веществами , (метаном, этиленом, ; тропосферным озоном и т.д.), изменение га-юобразного состава в локальных объектах	Осуществимо	Изменение радиационных свойств верхней атмосферы, нарушение озонового слоя, изменение возможности прохождения УФ-излучения; влияние на климат и погоду; поражение экосистем; нарушение работы средств связи	Эффективно как стра-' тегическое средство
Разрушение дамб и ирригационных сооружений с целью вызвать наводнение (затопление различных — районов)	Осуществимо	Затопление районов боевых действий и нарушение тылового обеспечения войск, подрыв с/х производства, дезорганизация и подрыв экономики регионов	Эффективно в тактических целях
Загрязнение, заражение внутренних вод	Осуществимо	Затруднение снабжения; нарушение работы тыла	Эффективно
Вызывание цунами, создание приливных волн, воздействие-на тайфуны	Возможно	Нанесение ущерба противнику в прибрежных районах	Сомнительно ввиду неизбирательного характера
Изменение физических, химических и электрических свойств океана	Проблематично	Нанесение ущерба противнику в определенных районах, дезорганизация и подрыв экономики. Психологическое воздействие на население	Сомнительно ввиду неизбирательного характера
Вывод астероидов на территорию противника	Теоретически возможно	Уничтожение инфраструктуры страны, в т.ч. городов	Эффективно
Стимулирование схода лавин и оползней, развитие оползневых процессов	Осуществимо	Разрушение коммуникаций и производственных мощностей	Эффективно как стратегическое средство
Стимулирование извержения вулканов	Возможно	Нарушение ущерба экономике, нарушение связи, психологическое воздействие	Сомнительно ввиду неизбирательного характера
Уничтожение растительности	Легко осуществимо (Индокитай)	Затруднение передвижений и скрытности противника, нарушение с/х производства	Эффективно в тактических целях
Уничтожение почвенного покрова	Осуществимо легко (Индокитай)	Нарушение с/х производства, эрозия и истощение почв	Эффективно в тактических целях
§ 4.	Современные военные конфликты и их особенности
Несмотря на определенное смягчение в последние годы меяадуна-подной обстановки, военная опасность для многих стран планеты продолжает сохраняться. Наблюдается даже рост количества вооруженных конфликтов, что связано в первую очередь с нарушением военного равновесия в мире, последовавшем после ухода с политической арены такого мощного государства, каким был Советский Союз.
В конпе XX века в мире ежегодно происходило свыше 35 достаточно крупных вооруженных столкновений. Согласно статистике, за 50 лет, прошедших после второй мировой войны, в средних и малых войнах погибло 40 млн человек. При этом, что характерно, в современных войнах наблюдается неуклонный рост потерь гражданского населения. Если в первую мировую войну они были в двадцать раз меньше боевых, во вторую — примерно одинаковы, то в локальных конфликтах они превышали боевые примерно в 10—15 и более раз.
Характерные черты современных войн. К таковым относятся (Ю. Воробьев, 1999 г): скрытность подготовки агрессии и решительность поставленных целей; применение всего арсенала средств вооруженной борьбы; ведение ее во всех сферах (на суше, море, в воздухе и Космосе) при возрастающей роли средств воздушно-космического нападения и информапионной борьбы; активная борьба за завоевание стратегической инициативы и превосходства в управлении; огневое поражение важнейших объектов экономики и инфраструктуры государства на всю глубину их размещения.
Согласно дальним прогнозам, в связи с развертывающейся борьбой транснациональных сил за сохранение контроля над распределением сокращающихся энергоресурсов и за их новый передел на планете, Россия может стать одной из главных арен ожесточенной схватки за источники сырья и другие ее природные богатства.
В последнее десятилетие в концепциях современных войн военными теоретиками значительная, а иногда и решающая роль отводится оружию высокоточному, обычному и основанному на новых физических принципах, прежде всего нелегального воздействия. Приведем перечень видов последнего: лазерное оружие; источники некогерентного света; СВЧ-оружие; инфракрасное оружие; средства радиоэлектронной борьбы; средства информационной борьбы; высокоточное оружие нового поколения (так называемые интеллектуальные боеприпасы); биологическое оружие нового поколения, включая психотропные средства (воздействуют на психику и поведение людей); биотехнологические средства; химическое оружие нового поколения; ме
теорологическое, геофи шческое оружие; оружие электромагнитного импульса; парапсихологические методы.
Анализ состояния работ по созданию такого оружия свидетельствует, что значительная его часть — информационное, психологическое психотропное, метеорологическое, геофизическое, высокоточное с повышенной дальностью и точностью — может быть использована для воздействия на тылы противника с тем, чтобы разрушить экономический потенциал, информационное и энергетическое пространство, привести к локальным изменениям климатических условий среды обитания, нарушить психическое состояние людей, создать панические настроения.
Особенности военных конфликтов начала XXI века. По мнению специалистов, наиболее реальную угрозу для России будут представлять (или уже представляют) локальные войны и вооруженные конфликты. При определенных условиях они moi уз перерасти в региональную войну (рис. 10.1).
Важной особенностью будущих военных конфликтов является отдача предпочтения так называемым дистанционным действиям, которые, в отличие от контактных, сводят до минимума боевое соприкосновение с противником, повышая удельный вес поражения на дальних подступах (например, без вхождения в зону ПВО). Это может, очевидно, привести к исчезновению четкого разделения фронта и тыла.
Военные теоретики не исключают полностью возможности применения ядерного и других видов оружия массового поражения. Военными доктринами всех ядерных государств предусматривается так называемое ограниченное применение атомного и термоядерного оружия. В новой военной доктрине России, принятой в 2000 г., закреплено ее право на применение этого оружия первой в особых случаях.
Следует учитывать, что и обычное (неядерное) высокоточное оружие может вызвать последствия,, соизмеримые с результатами применения традиционного ОМП. Это обусловлено тем, что в ходе военных конфликтов целями будут не только чисто военные объекты (например, пусковые установки, аэродромы и т.д.), но и объекты экономики, пункты управления, узлы связи, транспортные узлы, энергосистемы, оборонные предприятия, системы жизнеобеспечения населения.
В последнее время заговорили о так называемых нетрадиционных, или гуманных, войнах, в которых предполагается использовать несмертельные (нелетальные) виды оружия. В этих войнах (их прообразом является агрессия стран НАТО против Югославии в 1999 г.) будут в массовом порядке уничтожаться сооружения, мосты, техника, управляющие системы, а люди оставаться «практически» невредимыми. При этом командование НАТО в «гуманных» целях даже заблаговременно информировало население Югославии о тех объек- , тах, по которым будет нанесен точечный удар.	;
Возможно, что подобные войны и будут способствовать сниже- I нию прямых потерь среди мирного населения, однако, поскольку | при этом разрушаются элементы среды обитания, большое число Жертв I появится именно в результате резкого ухудшения качества последней ]
Особого внимания требует проблема тсррори *ма, причем как госу- I дарственного, так и осуществляемого незаконными группировками I При этом, как правило, объектом террористических акций становит- 1 ся мирное население. Этому есть примеры из прошлых войн или 8 вооруженных конфликтов: удары ФАУ-2 по Лондону, бомбардировка 1 Дрездена, ядерные удары по Хиросиме и Нагасаки, война во Вьетна- Я ме, рейд чеченских боевиков в Буденновск, взрыв хлорной емкости в я Грозном, и т.д. Все чаще целями нападения являются окружающая i среда и системы жизнеобеспечения населения (теплоэнергетика, во- 3 доснабжение, газоснабжение и т.д.). По мнению ряда ведущих спе- Я циалистов, в скором времени воздействие на среду обитания населе- Я ния противостоящего государства может стать одним из основных ви- 3 дов боевых действий.	Ц
Все более настойчиво заявляет о себе терроризм и в мирное вре- Я мя, демонстрируя подчас весьма опасные его формы: применение ОВ Ц в токийском метро, взрывы жилых зданий в Москве, Буйнакске и Я Волгодонске (1999 г.)у повлекшие за собой крупные разрушения и "я многочисленные жертвы, угрозы взорвать АЭС и гидротехнические -Ц сооружения, наконец, крупнейший теракт в Ныо-Йорке в сентябре -а 200 J г.	fl
В любом случае, какими бы средствами ни велась война, прежде я всего, ее целью является нарушение экономического, экологическо-Я го и социального баланса территории, против которой направлены 'Я военные действия. Самыми тяжкими являются нарушения экологи- Я ческого баланса территории. Если экономическую структуру можно Я восстановить при наличии достаточных денежных и трудовых ресур- Я сов, то пострадавшая природная среда будет еще долгое время сохра- Я нять отголоски военных действий, временами продлевая отрицатель- Я ное воздействие агрессии па местное население (особенно ярко этоЯ прослеживается в случае применения ядерного, биологического, хи- Я мического, и других подобных видов оружия).	/Я
Академик Н.Н. Моисеев сформулировал понятие экологического Я императива как совокупности таких нарушений равновесия приро-Я ды, которые могут повлечь за собой дальнейшие неконтролируемые Я человеком изменения характеристик биосферы, сделать существова- Я ние человека на Земле невозможным.	Я
Иначе говоря, экологический императив — это та запретная черта М во взаимодействии с природой, преступать которую человечество неИ имеет права ни при каких обстоятельствах. Одним из примеров тако-Я
—-------
ро запретного рубежа может быть война с крупномасштабным применением ядерного оружия.
рассматривая экологический императив опасной Для природной среды военной деятельности, следует отметить, что, конечно, принятие решений о применении того или иного вида оружия массового поражения при ведении боевых действий — прерогатива высшего руководства страны. При этом принимаются во внимание международные конвенции и другие документы, регламентирующие деятельность мирового сообщества в области предотвращения опасных антропогенных воздействий на окружающую среду, обеспечения экологической безопасности и защиты населения от вредных факторов.
Что касается военного руководства, то они обязаны учитывать требования экологического императива при планировании и ведении операций, а также боевых действий, особенно при рассмотрении вопроса применения оружия, поражающее действие которого способно вызвать необратимые последствия для природы.
Вопросы для самоконтроля
1.	Чем отличается нейтронная бомба от обычной атомной бомбы в плане воздействия на экологические системы и их биологические компоненты?
2.	Охарактеризуйте экологические последствия крупномасштабной ядерной войны.
3.	В чем состоит экологическая опасность применения бактериологического оружия?
4.	Что такое биосферное оружие массового поражения? Приведите его классификацию.
5.	Кто является пионером ведения биосферной войны и каковы были масштабы?
б.	Охарактеризуйте возможную роль высокоточного оружия, например крылатых ракет, в ведении биосферной войны.
7.	Охарактеризуйте особенности современных военных конфликтов, в частности их экологические последствия.
8.	Что такое экологический императив? Какова, по вашему мнению, роль военных экологов в его определении, например, при создании яидов оружия, основанных на новых физических принципах?
Глава 77. Здоровье человека и среда обитания
§1. Особенности роста и развития современного человека
Человека ,в его жизни, как и общество в целом’, подстерегают самые различные опасности (рис. 11.1). Одни опасности имеют объективную природу, например природные катастрофы, другие порождены хозяйственной и военной деятельностью, третьи человек создает себе сам. Все эти виды опасности отражаются в конечном итоге на жизни, здоровье, качестве профессиональной деятельности и благосостоянии человека.
Известно, что здоровье взрослого в основном формировалось в детстве.
Согласно -данным Минздрава и Госкомсанэпиднадзора России (1999 г.), лишь 14% детей школьного возраста здоровы, 50% имеют функциональные отклонения, 35—40% — хронические заболевания Среди школьников за период обучения в 5 раз возрастает частота нарушений органов зрения, в 3 раза — патология органов пищеварения и мочеполовых путей, в 5 раз — нарушение осанки, в 4 раза — нервно-психические расстройства. У многих школьников наблюдается дисгармоничное физическое развитие (дефицит массы тела, снижение показателей мышечной силы, емкости легких и др.), что создает проблемы с общей работоспособностью подрастающего поколения. По статистике заболеваемость подростков за 5 лет (1992—1997 гг.) увеличилась на 26,3%, причем увеличение заболеваемости отмечено по всем классам болезней.
Научно-технический прогресс (НТП) резко изменил характер современного труда: с одной стороны, повысилась значимость человеческого факгора в реализации эффективности техники, а с другой — усложнились условия труда.
Труд современных специалистов стал по преимуществу трудом операторским, с преобладанием сенсорных элементов деятельности. В физиологию труда пришли новые представления и возникли проблемы, связанные с особенностями работы специалистов. К ним относятся в первую очередь: гипокинезия как следствие недостаточной мышечной активности, характерной для значительного большинства спе- ( циалистов операторского профиля; монотония, обусловленная однообразием работы; перегрузка (недогрузка) сенсорных систем; работа при остром дефиците времени, в условиях частого переключения
1ТМов; деятельность в ограниченном рабочем пространстве и режиме автономного существования; длительное пребывание в вынужденной позе работа при постоянном воздействии на организм факторов окру-даюшсй рабочей и природной среды с использованием различных видов защитной одежды и средств индивидуальной защиты.
Отметим также, что резко усилилась эмоциональная напряженность труда, которая связана с большим (или, наоборот, малым) потоком информации; большими интеллектуальными затратами, обусловленными воздействием экстремальных факторов среды обитания. Все это. естественно, не может не сказываться на здоровье.
Рис. 11.1. Современный комплекс опасностей, угрожающих человеку (по «ОБЖ». 2000, №1)
§ 2. Здоровье и факторы риска
«Вообще 9/10 нашего счастья основано на здоровье. При нем все становится источником наслаждения, тогда как без него решительно никакие внешние блага не могут доставить удовольствие, даже субъективные блага: качество ума, души, темперамента при болезненном состоянии ослабевают и замирают. Отнюдь не лишено основания, что мы прежде всего спрашиваем друг друга о здоровье и желаем его друг другу: оно поистине главное условие человеческого счастья». Думается, каждый из нас согласится с этими словами известного немецкого философа А Шопенгауэра.
Согласно Уставу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), здоровье — это «состояние полного физического, душевного и социального благополучия, а не только отсутствие болезней и физических дефектов».
В настоящее время существует целый ряд определений здоровья, которые', как правило, содержат пять критериев последнего: 1) отсутствие болезни; 2) нормальное функционирование организма в системе «человек — окружающая среда»; 3) полное физическое, духовное, умственное и социальное благополучие; 4) способность адаптироваться к постоянно меняющимся условиям существования в окружающей среде; 5) способность к полноценному выполнению основных социальных функций (АС. Смирнов, 2000 г.).
Медики отмечают, что для каждого человека важна сиюминутная оценка здоровья и прогноз на предстоящую жизнь. Поэтому должна рассматриваться не величина здоровья, как таковая, а его «мощность», т.е. количество здоровья на данном отрезке времени.
С целью оценки структуры здоровья специалисты используют показатели физического развития, для оценки функции — показатели физической и умственной подготовленности, адаптационные резервы оценивают по целому ряду биохимических и иммунологическим показателям (рис. 11.2).
Показатели болезненности, т.е. негативной компоненты, могут складываться с положительной компонентой, давая алгебраическую сумму мощности здоровья индивида.
Получить цельное представление о здоровье человека невозможно, если не принимать во внимание влияния на него психических и биологических процессов, происходящих в повседневной жизни. Ни одна болезнь не ограничена только телом или только психикой. Так как человек, в отличие от остальных представителей животного мира; наделен разумом, он обладает физическим (биологическим) и духовным здоровьем.
Таким образом, духовное и физическое здоровье — это две неотъемлемые части человеческого здоровья; они должны постоянно нахо

1
диться в гармоническом единстве. В таком случае обеспечивается высокий уровень здоровья (вспомните известное высказывание «в здоровом теле — здоровый дух»). Физическое здоровье — это здоровье нашего тела, духовное здоровье — это здоровье нашего разума.
Кроме индивидуального здоровья следует выделять общественное, профессиональное и здоровье населения страны.
Рис. 11.2. Оценка мощности здоровья
В табл. 11.1 приведена информация (по материалам разных авторов) о факторах риска для здоровья.
Таблица 11.1
Группировка факторов риска по их удельному весу для здоровья
Факторы, влияющие на здоровье	Значение для здоровья, примерный удельный вес, %	Группа факторов риска
ибраз жизни	49—53	Курение, употребление алкоголя, несбалансированное, неправильное питание, вредные условия труда, стрессовые ситуации, низкий образовательный и культурный уровень
1епетика, биология ^.человека	18—22	Предрасположенность к наследственным болезням
Окончание табл. // у
Факторы, влияющие на здоровье	Значение для здоровья, примерный удельный вес, %	Группа факторов риска
Внешняя среда, природно-климатические условия	17—20	Загрязнение воздуха, почвы, резкая смена" атмосферных явлений, повышенные космические и другие излучения
Здравоохранение	8—10	Неэффективность профилактических ме^~ роприятий, низкое качество медпомощи
Показателям общественного здоровья являются: 1) заболеваемость (распространенность тех или иных болезней, особенно инфекционных); 2) смертность и ее последствия (прогнозируемая средняя продолжительность жизни), нетрудоспособность (стойкая, временная),, частота отклонений от нормы тех биологических параметров, которые способствуют увеличению риска развития основных хронических заболеваний (например, повышенное артериальное давление, избыточная масса гела, и др.).
Под профессиональным здоровьем понимают способность человека сохранять защитные и компенсаторные свойства, которые обеспечивают его работоспособность в условиях осуществления профессиональной деятельности. Мощность профессионального здоровья четко связана с биологическим возрастом представителей только тех профессий, которые требуют высокого физического и умственного напряжения (летчики, космонавты, операторы, диспетчеры, военнослужащие и т.д.).
§ 3. Элементы экологии внутренней среды человека
Внутри каждого организма существует особая среда, которая образована кровью, лимфой и другими растворами. Очевидно, что жизнедеятельность организма, его взаимоотношения с внешней средой неразрывно связаны и с внутренним его состоянием.
Раздел науки, который изучает взаимоотношения организма с компонентами его внутренней среды, называется эндоэкологией.
Важнейшие явления, которые происходят во внутренней среде организма, независимо от его сложности, определяются (по Ю.Н. КураЖ-ковскому) рядом эндоэкологических законов.
1.	Состояние каждого организма обусловлено совокупностью его генотипа, фенотипа и динамики внешней и внутренней среды.
Отметим, что генотип — это совокупность всех генов организма, а фенотип — совокупность всех признаков организма, начиная с внешних и кончая особенностями строения и функционирования клеток и орга-
——-----------------------------------------------------------
ов При этом Фен0™11 формируемся пол влиянием генотипа и внешней среды. Реальное состояние органи <ма непрерывно изменяется под влиянием воздействий как окружающей, так и внугренней среды.
2.	В динамике внугренней среды организма сочетаются пять видов движения: 1) избирательно поглощаемый поток веществ, энергии и информации; 2) возрасгные поступательные изменения; 3) многоступенчатые колебательные изменения; 4) действие импульсов центральной нервной системы; 5) реакции на случайные воздействия внешней среды.
3.	Диапазон рациональных реакций внутренней среды организма на внешние воздействия обусловлен эволюционным опытом вида.
Например, при поражении организма ионизирующей радиацией последствия, как правило, весьма серьезны: организм просто не имеет эволюционного опыта борьбы с ней. Подобное положение возникает и при воздействиях на организм ряда новых искусственно полученных химических веществ. Контакт с ними (при достаточно высокой концентрации) вызывает сбой в иммунной защите организма.
4.	По мере старения организма жизненные функции последнего ослабляются вследствие постепенного накопления в его внутренней среде посторонних химических веществ. Иначе говоря, накапливаются помехи в системах передачи веществ, энергии и информации.
Это обусловлено тем, что ни одно поглощаемое (с пищей или водой) вещество не усваивается на 100% и не выводится без остатка. Например, при чрезмерном приеме антибиотиков их остатки, накапливаясь в клетках кишечника, приводят к изменению внугренней среды кишечника и постепенной замене нормальных для кишечника бактерий аномальными, но зато приспособленными к измененным условиям среды.
5.	Внугренняя среда организма находится в системе подвижных обоюдосторонних связей с воздействующими на нее органами.
Указанные взаимосвязи служат своеобразными рычагами управления внутренней средой организма, которые основываются на следующих положениях:
а)	центральная нервная система (ЦНС) выполняет главную про-граммно-регулирующую функцию во внутренней среде организма, причем автоматически, вне нашего сознания;
б)	универсальным регулятором всех внутренних процессов организма является движение; его универсальный вид, приводящий в действие большинство мышц тела, является ходьба;
В) согласно Б.И. Есипенко (1974 г.), кишечнику принадлежит веду-1Цая роль в изменении направлений движения потоков веществ во внутренней среде организма (рис. 11.3). При этом он выполняет две основные функции: 1) пищеварение и последующее питание всех клеток тела
Ч выделение значительно большего числа ненужных для организма
278
веществ, нежели выводят почки. Токсины, например, выводятся толь» ко через кишечник. Важно подчеркнуть, что яды преимущественно выделяются в самой верхней части кишечника и при медленном движении пищевых масс бульшая их часть вновь всасывайся в кровь, вредно сказываясь па здоровье человека. Именно поэтому регулярные промыва, ния кишечника ока зывают лечебное и даже омолаживающее действие.
Отметим, что атмосферный путь поступления токсичных веществ в организм человека является ведущим, так как в течение суток от пропускает через легкие почти 15 кг воздуха, потребляет около 2,5 к воды и 1,5 кг пиши Кроме того, при ингаляции химические веще ства поглощаются организмом наиболее интенсивно.
Так, свинец, поступающий с воздухом, адсорбируется кровью при близительно на 60%, тогда как поступающий с водой — на 10, а с пищей — на 5%. Считается, что загрязнением атмосферы обусловлено до 30% общих заболеваний населения промышленных центров. При этом авто мобильный транспорт является причиной 10—25% заболеваний.
Загрязненная внешняя среда, окружающие предметы
Моча
Рис. 11.3. Основные пути поступления и выведения вредных веществ, из организма (по Мамедову Н.М., Суравегиной И.Т., 1996 г.).
§ 4. Трансформирующие агенты биосферы
к таковым специалисты относят некоторые физические факторы, цементы и соединения, способные вызывать существенные преобразования биологических объектов. Уровень воздействия таких трансформер08 определяется биологическими особенностями, возрастом пораженною организма, действующей концентрацией, длительностью воздействия, а также экологической обстановкой, сложившейся на время воздействия.
Согласно академику Н.П. Дубинину, главными из возможных преобразований организмов являются: 1) онкогенез, или развитие злокачественных образований; 2)_тератогенез (пороки индивидуального развития, а также уродства); 3) мутационный процесс в гаметах или соматических клетках; 4) ингибирование (замедление) или стимулирование биологической продуктивности; 5) некроз (омертвение) тканей; 6) токсикоз. Эти изменения могут возникать по отдельности или в различных сочетаниях друг с другом.
Канцерогенные вещества. Среди физических факторов и химичес- л ких веществ, поступающих в биосферу как загрязнители, наиболее опасными являются канцерогены, которые способны вызывать в живых организмах злокачественные новообразования (рак).
К физическим канцерогенным факторам внешней среды относят УФ-лучи в больших дозах, рентгеновские лучи, радиоактивные изотопы и другие виды радиоактивного загрязнения природной среды.
Наиболее сильным химическим канцерогеном ныне признается бенз(а)пирен. Это соединение образуется при сгорании угля, нефти, сланцев в отопительных системах промышленного и бытового назначения, а также в процессах перегонки указанных топлив. С дымовыми газами канцероген в конце концов поступает в биосферу. Образуются канцерогены и в питьевой воде, если она подверглась чрезмерному хлорированию.
Тератогенные эффекты. Согласно Э.И. Слепяну (1975г.), все случаи тератогенеза вследствие воздействия загрязнителей среды могут быть объединены в три группы: 1) не связанные с изменением генотипа организма; 2) связанные с изменением генотипа какой-либо части клеток организма; 3) связанные с изменением генотипа организма в целом.
Подчеркнем, что в принципе тератогенным может быть любой естественный фактор, если интенсивность его воздействия оказывается больше оптимальной.
Эмбриотропное действие загрязнителей. Неудачное использование СЩД и некоторых других странах препарата талидомида для снятия еприятных ощущений у беременных женщин, но вместо этого приведено к аномалиям развития эмбрионов, усилило внимание к проблеме м°риотропных последствий загрязнения окружающей среды.
Среди физических факторов, вызывающих нарушение развития плода, нд первое место претендуют ионизирующие излучения. При этом дозы, применяемые при рентгенодиагностике, часто оказываются эмбриотропными и у детей, матери которых неоднократно об. лучались во время беременности, и у которых наблюдались злокачественные опухоли и другие аномалии.
Негативно сказываются на развитие плода и неионизирующие электромагнитные излучения диапазонов радиочастот (сверхвысокочастотный нагрев в промышленности, радиолокационные станции, телевизионные центры). Статистический анализ состояния новорожденных в местностях, расположенных вокруг крупных аэропортов (Япония), подтвердил отрицательное воздействие шума на развитие плода. Ряд специалистов отмечают эмбриотропное действие вибрации, а также отрицательные последствия комплексного действия вибрации, шума, ускорения, кислородного голодания на развитие плода у стюардесс.
Укажем также, что способность ряда продуктов и химических веществ (алкоголь, табак, свинец, ртуть и др.) нарушать процессы развития плода ныне не вызывает никаких сомнений.
В табл. 11.2 приведен перечень факторов окружающей среды; способствующих возникновению и распространению некоторых классов и групп болезней (сводные данные разных авторов).
Таблица IL2
Взаимосвязь неблагоприятных факторов окружающей природной среды (ОПС) и заболеваний человека
№ пп	Болезни	Факторы ОПС, их вызывающие
1	2	3
1	Злокачественные новообразования (рак)	1.	Загрязнение воздуха канцерогенами 2.	Загрязнение пищи и питьевой воды нитратами и нитритами, пестицидами и другими канцерогенами 3.	Эндемичность* местности по микроэлементам 4.	Неблагоприятный состав и жесткость питьевой воды 5.	Ионизирующая радиация
2	Психические расстройства	1.	Суммарный уровень загрязнения воздуха химическими веществами 2.	Шум 3.	Электромагнитные поля 4-	Загрязнение среды ядохимикатами
3	Патология беременности и врожденные аномалии	1	- Загрязнение воздуха химическими веществами 2.	Электромагнитные поля 3.	Загрязнение окружающей среды 4.	Шум 5.	Недостаток или избыток микроэлементов в продуктах питания и питьевой воде 6.	Ионизирующая радиация
Окончание табл. 11.2
Г”	2	3
	Болезни системы кровообращения (сердце, сосуды)	1.	Суммарный индекс загрязнения воздуха химическими веществами 2.	Шум 3.	Электромагнитные поля 4.	Состав питьевой воды(избыток хлоридов, нитратов, повышенная жесткость) 5.	Эндемичность территории по микроэлементам (Са, Mg, Си и др.) 6.	Загрязнение продуктов питания пестицидами 7.	Климат: быстрота смены погоды, число дней с осадками, перепады атмосферного давления
5	Болезни органов дыхания	1.	Загрязнение воздуха химическими веществами (особенно оксидами углерода и серы) и пылью 2.	Климат: быстрота смены погоды, влажность, ветер 3.	Социальные условия; жилище, материальный уровень семьи 4.	Загрязнение воздушной среды пестицидами
6	Болезни органов пищеварения	1.	Загрязнение продуктов питания и питьевой воды ядохимикатами 2.	Эндемичность местности по микроэлементам 3.	Социальные условия, материальный уровень, жилищные условия 4.	Загрязнение воздуха химическими веществами (особенно диоксидом серы) 5.	Неблагоприятный солевой состав питьевой воды, повышенная ее жесткость 6.	Шум
7	Болезни эндокринной системы	1.Шум 2.	Загрязнение воздуха, особенно оксидом углерода 3.	Эндемичность территории по микроэлементам, загрязненность солями тяжелых металлов 4.	Уровень инсоляции 5.	Электромагнитные поля 6.	Чрезмерная жесткость питьевой воды
8 э"~	Болезни крови	1.	Эндемичность территории по микроэлементам, особенно хрому, кобальту, железу 2.	Электромагнитные поля 3.	Загрязненность питьевой воды нитратами и нитритами, пестицидами
	Болезни мочеполовых органов	1.	Недостаток или избыток микроэлементов 2.	Загрязнение атмосферного воздуха 3.	Состав н жесткость питьевой воды
В данном случае нехватка незаменимых микроэлементов (йод, бром и др.).
§ 5. Деградация генофонда человечества
Общие понятия. Мутация (по Н.Ф. Реймерсу, 1990 г.) — резкое наследственное изменение организмов, меняющее их морфологические и/или физиолого-поведенческие признаки. Связано с изменением числа и структуры хромосом, с изменением структуры отдельного гена или их группы.
Ген — единица наследственной (генетической) информации, способная к воспроизведению и расположенная в определенном участке данной хромосомы; ген обеспечивает преемственность в поколениях того или иного признака или свойства того или иного организма
Генофонд — совокупность всех генов данной популяции, группы ’
популяций или вида в целом.
Генетика — наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Основными разделами генетики в зависимости от объекта исследования являются: генетика человека, генетика животных, ге-
нетика растений, генетика микроорганизмов и вирусов; в зависимости от уровня исследования: генетика популяпий, цитогенетика, мо-
лекулярная генетика.
Мутагенез (по И.И. Дедю, 1989 г.) — процесс возникновения' мутаций под воздействием мутагенных факторов (чаще всего внешней среды — физических, химических, реже — биологических). Известны химический и радиационный мутагенез.
Химический мутагенез — явление возникновения изменений химической структуры молекул ДНК под действием химических загрязнителей.
Радиационный мутагенез — явление возникновения мутаций поД‘г действием радиоактивных веществ.	ц
Мутагены — физические и химические факторы, воздействие которых на живые организмы вызывает появление мутаций. К мутагенам относятся многие пестициды, азотистые удобрения (нитриты),
тяжелые металлы (свинец, кадмий, цинк, ртуть, никель и др.), неко-
торые лекарства, радиоактивные вещества, вирусы, бактерии.
Генетический груз — постоянное присутствие в генофонде попу-4’
ляиии или вида (в том числе человека) вредных мутантных (изменен-
ных) генов, возникающих обычно под генных факторов окружающей среды.
воздействием
различных
мута-^
Генетический риск — вероятность возникновения генетического повреждения популяций под воздействием мутагенов среды (в бол1 шинстве случаев антропогенного происхождения).
Генетический груз. Ныне много делается для анализа характера степени нарушений, вызванных в биосфере; к сожалению, гораздо меньше исследований посвящено изучению того, как эти изменений
влияю! на биологические особенности человека и других организ-моЬ_ Особенно это касается генетических последствий загрязнений, хотя они могут оказать определяющее влияние на судьбу человечества Б делом Мутагены среды способны проникать в клетки и поражать генетическую программу (вызывать мутации). В том случае, когда поражение затрагивает ДНК, которая находится в зародышевых клетках человека, гибнут эмбрионы или рождаются младенцы, имеющие наследственные дефекты. Мутации в клетках тела организма (соматических клетках) вызывают рак, поражения иммунной системы, уменьшают продолжительность жизни.
Рассматривая совокупность нарушений в генетической информации человека, которые подрывают наследственное здоровье населения, академик Н.П. Дубинин сформулировал следующие основные вопросы: 1. Каков уровень генетического груза, который «давит» на людей? 2. Какова зависимость объема генетического груза от роста экологической напряженности в среде?
На зги вопросы до сих пор нет точных ответов, однако некоторые статистически подтвержденные факты требуют обсуждения и, естественно, осмысления.
У человека частота мутаций на ген/поколение составляет в среднем 5 10 5. Всего в половых клетках человека имеется порядка 100000 генов. Слияние сперматозоида и яйцеклетки, как известно, приводит к оплодотворению последней. Следовательно, каждая клетка человека в среднем получает 10 новых генных мутаций, таким образом, давление мутаций на каждое поколение людей весьма велико.
Исследования последних лег показали, что у человека существенную роль играют так называемые доминантные мугации, которые проявляются у всех особей, получивших эти мутации. Установлено, что в каждом поколении 50 % оплодотворенных яйцеклеток или погибают, или возникшие из них организмы не оставляют потомства: 10% гибнут на ранних стадиях плода; в 20% случаев беременность прерывается спонтанными абортами (причиной таких абортов в половине случаев служат мутации хромосом, в половине — доминантные генные летальные мутации); около 10% новорожденных получают тот Или иной компонент генетического груза, проявляющийся в виде отклонений от нормального развития; 10% браков оказываются бесплодными из-за дефектов воспроизводственной системы одного из супругов. Все это дает основание ученым считать, что рост числа мУтаций под влиянием мутагенов среды скажется катастрофически на Развитии человечества. Утверждается, что удвоение объема естествен-к Мутаций недопустимо для человечества, поскольку через 2—3 по-°ления приведет к его вырождению.
Генетический rpyi во многих семьях наиболее явно проявляется при рождении детей с разного рода генетическими отклонениями в виде физических и психических дефектов. Ныне в России таких де. : гей рождается 10%, г.е. среди миллиона детей сто тысяч рождается с разными отклонениями от нормального развития.
Воздействие генетического 1руза на экономику, трудовые и обо- * ровные ресурсы очень велико. Только содержание больных синдро. J мом Дауна и фенилкетонурией, которых в московские дома для инва- 3 лидов в период с 1964 по 1979 г. поступило 75680 человек, обошлось государству в миллиард рублей (в пенах того времени).
В соответствии с вышеизложенным Н.П. Дубинин делает очень важный вывод о необходимости организации государственной служ- z бы генетического мониторинга, призванной реально определить объем ч и рост генетического груза в соответствии со степенями экологичес- ч кого напряжения и разработать рекомендации по недопущению появления факторов, ведущих к его возрастанию.	
Экологический СПИД человечества. Возможности адаптационного ! механизма человека и человеческой популяции в пелом почти неогра-ничены. Однако если скорость изменения существенных параметров ОПС (Vonc) окажется больше максимально возможной скорости адап- -тации популяции (V^), то система, согласно академику Ю.М. Горскому, станет уязвимой. Человечество ныне оказалось перед фактом, 3 что V с > Vлп, отсюда и невозможность для отдельного человека, вернее его внутренних механизмов и систем жизнеобеспечения, при- А способиться к лавинообразной трансформации внешней среды При , этом специалисты в области генетики указывают на необходимость учета еще двух моментов, которые обусловлены спецификой наслед-ственного аппарата: 1) патологические сдвиги в иммунной системе J не только могут передаваться по наследству, но при неблагоприятных . условиях имеют тенденцию к накоплению; 2) мужская особь вследствие особенностей механизма адаптации будет больше страдать от экологического прессинга.	/
ВОЗ (по данным 80-х годов) установила, что здоровье человека J на 20% зависит от его наследственности, на 20% — от состояния ОПС, на 50% от образа жизни и на 10% от медицины. Из-за лавино- ч образного нарастания последствий экологического прессинга в ряде регионов России специалисты ожидают, что к 2005 г. роль экологи-ческих факторов возрастет до 40%, до 30% увеличится действие гене- -тического фактора — за счет негативного изменения генетического > аппарата. Все это уменьшит до 25% возможности поддержания здо-ровья за счет оптимального образа жизни и до 5% снизит роль медицины. Признается, что если повреждение генетического аппарата У <-новорожденных достигнет 10%, то неизбежно начнется вырождение
апии. Ныне по экспертным опенкам этот предел в некоторых гонах дологического бедствия России уже превышен в 2—4 раза.
Как известно, СПИД (синдром приобретенного иммунного дефицита) вызывается вирусом ВИЧ. Если оценивать это явление с информационных позиций, то СПИД можно рассматривать как снижение эффективности иммунной системы человеческого организма. Исследования показали, что деградация ОПС вызывает угнетение и даже разрушение последней. Отсюда, по Ю.М. Горскому, нет принципиальной разницы, вызывается jih подавление иммунной системы вирусом ВИЧ или экологическим прессингом. Это дало ему возможность сформулировать понятие экологического синдрома приобретенного иммунного дефицита (ЭСПИД).
Лавинообразный технократический прогресс вызывает лавинообразную глобальную деградацию природы, а это в свою очередь способствует лавинообразному снижению иммунного статуса популяции. Интеграция всех этих процессов ведет к снижению интеллекта популяции, возрастанию степени дебильности, уменьшению численности популяции и замедлению темпов прогресса.
Итак, можно сделать вывод, что наиболее хрупкими в условиях экологических кризисов и катастроф оказываются иммунная система и интеллектуальный статус человека. Это обстоятельство, если не принять надлежащих мер, способно приблизить начало гибели цивилизации.
§ 6. Вредные привычки и среда обитания
Курение, алкоголизм и наркомания, сопровождают человечество сотни, если не тысячи лет. Их бурное развитие в XX веке подтолкнуло многих ученых к выводу, что в этих явлениях заметную роль сыграло и резкое ухудшение качества природной среды. Дело в том, что многие искусственные загрязнители среды обитания, преодолев защитные барьеры организма, сумели достичь «святая святых», самого драгоценного, что связано с эволюцией живой материи, — генетической программы человека. Возникающие при этом мутации вызывают сбой в системе идентификации (опознавания) опасных веществ (по принципу «свой — чужой»). В результате человек уже на клеточно-молекулярном уровне становится беззащитным перед «пришельцами», уровень его защищенности падает и, по-видимому, это приобретенное качество он передает потомству. Тем самым круг замыкается, и потомство рассчитывается за грехи отцов.
Курение. Согласно данным Министерства здравоохранения Китая, в стране ежегодно умирают от болезней, вызванных курением, до 2 млн
человек, а в целом более 3 млн человек. Это число может увеличиться в предстоящую четверть века в 3 раза. Содержащийся в табаке никотин относится к ядам, вызывающим сначала привыкание, а затем болезненное влечение — токсикоманию. Истинная зависимость от табака возникает у одной грета курильщиков.
В табачном дыме более 400 компонентов, 40 из них имеют канцерогенный эффект. Особенно опасен радиоактивный полоний-210: он накапливается в бронхах и лепсих, а также в печени и почках (рис. 11 4) Известно, что для жителей крупных городов, где воздух отличается большой загрязненностью, вероятность рака легких, вызываемого курением примерно на 20—30% выше, чем для сельских жителей.
При сгорании табака выделяется оксид углерода, обладающий свойством связывать дыхательный пигмент крови — гемоглобин, образуя карбооксигемоглобин, не способный переносить кислород к тканям Таким образом, органы дыхания первыми оказываются под ударом табака. Установлена связь между курением и частотой поражения раком губы, языка, гортани, трахеи. Табачный дым поражает центральную нервную систему, железы внутренней секреции, снижает половую функцию (особенно в сочетании с алкоголем). В организме курильщика наступает С-гиповитаминоз, сопровождающийся раздражительностью, нарушением сна, частыми простудными заболеваниями.
Рис. 11.4. Действие компонентов табачного дыма на организм человека
Сия между числом выкуриваемых сигарет и развитием наиболее пасных заболеваний показана на рис. 11.5. Особенно пагубно куре-°ие влияет на организм женщины. Если она курит в период берёмен-ности. повышается вероятность выкидыша, снижается вес плода, могут ппоиюйти преждевременные роды. Это неудивительно, ведь ребенок находящийся в утробе матери, тоже «курит», т.е. получает с кровью вредные вещества, содержащиеся в табачном дыме. В одном пигре грудного молока курящей женщины может быть 0,5 мг никотина в го время как смертельная доза составляет 1 мг на 1 кг веса ребенка.
В последнее время в табачном дыме обнаружен кадмий: в одной сигарете содержится примерно 2 мг кадмия. У тех, кто выкуривает пачку сигарет в день, содержание этого тяжелого металла, одного из самых опасных токсикантов среды (он токсичнее свинца), в почках и печени в два раза больше, чем у некурящих. Принятие внутрь дозы кадмия в 30—40 мг уже может оказаться смертельной. Кадмий из организма человека выводится крайне медленно (0,1% в сутки), поэтому, накапливаясь, он способствует хроническому отравлению.
Рис. 11.5. Влияние курения на здоровье человека
Курильщик не только сам вдыхает вредные вещества, но и загрязняет воздух, подвергая опасности других людей. Установлено что люди, находящиеся в одном помещении с курящими (их называв ют пассивными курильщиками), вдыхают даже больше вредных веществ, чем они сами.
Ныне во многих развитых странах мира развернулась широкая кампания по борьбе с курением: активным и пассивным. В том же Китае в 71 городе запрещено курить в общественных учреждениях. Жесткие  санкции ожидают курильщиков в США, Англии, Германии, Японии. Там всячески воспитывают культ здорового образа жизни, полностью исключающий курение.	,
К сожалению, в России мы видим иную картину, причем, что1 представляет наибольшую опасность для общества, неуклонно увели- J чивается процент курящих женщин, особенно молодых.	i
Ученые подсчитали, что курение вместе с алкоголизмом и дорож- -но-транспортными происшествиями составило почти треть причин смерти людей в возрасте от 16 до 60 лет в странах — бывших республиках Советского Союза.
Алкоголизм. Это болезнь, и болезнь коварная-. В ее развитии различают три стадии.
Начальная стадия характеризуется появлением влечения к алкоголю, его употребление становится систематическим. Средняя стадия характеризуется нарастающим влечением к алкоголю, изменением характера опьянения, потерей контроля над количеством выпитого, появлением состояния похмелья. На этой стадии отмечаются нару-1 шения психики, изменения во внутренних органах и нервной снеге-г ме. Последней стадии присуще снижение устойчивости к принимае-' мым дозам алкоголя, развитие запойного пьянства. Возникают тяже-л лые нервно-психологические нарушения, глубокие изменения col стороны внутренних органов. Когда появляется психическая зависи-| мость от алкоголя, человек часто еще не считает себя больным. Од-| нако вслед за психической зависимостью наступает физическая: алко-1 голь включается в процессы обмена веществ, отсутствие его приводит] к тягостному заболеванию — похмелью, которое характеризуется дро-1 жанием рук, тяжелым сном с кошмарами, неприятными ощущения^ ми со стороны внутренних органов. Человеку становится нс под силу! творческая деятельность. Резко ослабевает воля — человек не можеч руководить своими поступками, попадает под чужое влияние. Эмод ции огрубляются, наступает эмоциональное оскудение и деградация личности.	J
Многократно поглощаемое спиртное накапливается в крови и ра$| носится по всему организму, достигая каждой клетки. Алкоголь наЦ рушает проницаемость клеточных мембран, утнетает биологически
а1С1-ивные соединения, понижает усвоение тканями кислорода, тем самым резко ухудшаются условия внутренней среды организма.
Наиболее чувствительны к алкоголю нервные клетки и сосуды мозга- У выпившего краснеет лицо, зрачки глаз расширяются. При резко нарушаются их регулирующие возможности, кровоснабжение мола начинает терять свой ритм. Систематический прием алкоголя снижает активность иммунной системы, поэтому алкоголики чаше и тяжелее._болеют. У них в полтора раза чаще встречаются заболевания органовдыхания, 45—70% страдающих алкоголизмом имеют нарушения со стороны желудочно-кишечного гракга. Спиртное обжигает слизистую оболочку рта, пищевода, кишечника. Затем возникает воспаление слизистой оболочки этих органов. Печень — первый барьер, где происходит переработка алкоголя. В связи с этим у алкоголиков развивается тяжелое поражение печени — алкогольный гепатит, пирроз печени.
Примерно у трети людей, употребляющих алкоголь, снижается половая функция, наступает алкогольная импотенция. У женщин под влиянием алкоголя снижается способность к деторождению.
В молодости алкоголизм протекает в более тяжелой форме и труднее поддается лечению. Лучший способ избежать алкоголизма — трезвый образ жизни. А непременное условие лечения — абсолютный отказ от употребления алкоголя как во время лечения, так и после выздоровления.
Таким образом, алкоголизм — серьезное заболевание, обусловленное пристрастием к употреблению спиртных напитков. Приобщение к алкоголю зачастую происходит под влиянием пьющих членов семьи, приятелей. Преступность, агрессивность поведения, пагубное влияние на потомство — вот социальные последствия алкоголизма.
Наркомания. По определению ВОЗ, «наркомания является состоянием периодической или хронической интоксикации, вредной для человека и общества, вызванной употреблением наркотика (естественного или синтетического происхождения)».
Условия, при которых человека следует считать наркоманом, тако-ВЬ1; 1) непреодолимое влечение к яду; 2) нарастающая толерантность — Увеличение дозы; 3) невозможность воздержаться, так как психически и физически человек настолько зависит от наркотика и его действия, что внезапное прекращение приема вызывает физически тяжелое, а психологически подчас невыносимое состояние («ломку»),
Государственные меры контроля и борьбы с такими «классичес-ми» наркотиками, как опий, морфин, кокаин, гашиш довольно сетки. Это привело к более широкому применению других токсико-г НИческих средств. К ним относятся различные химические, биоло-ческие, лекарственные вещества, которые, однако, так же вызыва-10 нривыкание и зависимость.
К0,'о“,я У'1-нос дли студ. ВУЗа
Привыкание к таким сильнодействующим наркотическим сред„ ствам, как морфин, кокаин, героин и другие, обычно сочетается с пристрастием, т.е. непреодолимым стремлением больного прибегнуть к новому приему этих препаратов. При повторном введении таких веществ в органи <м у больного возникает временное улучшение самочувствия. Но это ощущение быстро улетучивается, и наступает в буквальном смысле страшное похмелье.
Потребность в наркотиках не проходит и даже не уменьшается Мало того, она возрастает: возникает психическая и всевозрастающая зависимость от наркотика. Длительное употребление наркотических препаратов приводит к общему истощению, ослаблению организма нарушениям деятельности желудочно-кишечного тракта, снижению и угасанию половой функции, ослаблению умственной деятельности, утрате способности к труду, общей слабости, раздражительности. Примерно в 15% всех случаев наркомании устанавливается наличие психических расстройств. Кроме того, у значительного числа наркоманов налицо выраженные психопатические черты характера.
До последнего времени не выявлена единая причина развития наркомании. Можно выделить биологические, психологические, социологические факторы. И прежде всего личностные особенности.
Наиболее часты случаи наркомании среди лиц эмоционально неустойчивых или истерических. Для них характерны раздражительность, агрессивность, конфликтные отношения с окружающими. Эти лица и прибегают к поиску средств, облегчающих их состояние, снимающих тягостные ощущения. Склонны к приему наркотических средств личности с психостеническими чертами, невротики.
Велика роль отрицательных социально-культурных воздействий. К ним можно отнести безыдейность, неразвитость духовных потребностей. Это связано с неумением занять свой досуг, потребность расслабиться, разрядиться, утвердить себя в малой группе.
Имеют значение низкая профессиональная квалификация, низкий уровень образования как самого лица, приобщающегося к наркотику, так и его семьи. Подвержены наркотизму лица с затрудненной социальной адаптацией, педагогически и социально запушенные, легко поддающиеся отрицательному влиянию.
К факторам, способствующим началу приема наркотиков относятся: а) доступность наркотиков и их скрытая реклама; б) одобрительное отношение со стороны друзей к приему наркотических препаратов; в) обилие информации о действии препарата и источниках их получения; г) рост числа неблагополучных семей; д) неблагоприятная окружающая среда, действие некоторых мутагенов.
У наркомании есть опасная черта, связанная с тем, что это болезнь коллективная. Если наркоман попадает в какую-нибудь компанию, он
щожет пристрастить к зелью и других. Специалисты считают, что зако-еиелыи наркоман до своей гибели успевает заразить 15—20 человек.
Закладывается это пристрастие в подростковом возрасте, для которого характерны негативное отношение к словесному воздействию и отрицание принятых критериев, авторитетов. В этот период чрезвычайно возрастает значение микросреды, чувство возрастного коллективизма. Влияние «своей группы», стремление не отстать от сверстников, определенная мода, любопытство и зачастую сильное желание получить удовольствие, вкусить запретный плод, скука, под воздействием которой подросток или юноша готов пойти на любое безрассудство, — вот главнейшие причины приобщения молодых людей к наркотикам.
У взрослых наркоманов причина болезни кроется в нежелании изменить образ жизни, избежать трудностей, т.е. в потребности уменьшения напряженности.
Действие наркотиков во многом зависит от дозы. Она различна в разных участках мозга. Эффект разных наркотиков также неравнозначен.
Употребление легкого наркотика неизбежно заканчивается переходом к «тяжелым» (например, героину). Согласно статистике, время от начала приема наркотиков до смерти (при отсутствии клинического лечения) не превышает 10—15 лет. Поэтому старых наркоманов не бывает.
Основным правилом лечения наркоманий и токсикоманий является госпитализация независимо от того, находится ли больной в состоянии острого отравления или психоза. Профилактика и борьба с наркоманией требуют постоянных усилий педагогов, психиатров, наркологов, врачей общемедицинской сети, мировой общественности, работников МВД и, естественно, органов власти.
Следует понять, что наркомания — это страшный и коварный враг человечества. Если мы не справимся с ней, нет надежды остановить безудержное распространение по всему миру СПИДа, современной чумы цивилизации, ибо основные разносчики ВИЧ-инфекции — наркоманы. Носителями ВИЧ-инфекции являются, по последним Данным, около 100 млн жителей планеты, а уже умерло от СПИДа более 10 млн человек.
§ 7. Здоровый образ жизни граждан как основа устойчивого развития общества
По данным государственной статистики, в России с 1992 г. наметилась пугающая тенденция к сокращению численности населения, вторая сохранилась и до настоящего времени (рис. 11.6).
Основная причина такого положения — естественная убыль НаСе Я ления, которая обусловлена превышением смертных случаев над чцс Ц лом родившихся. Так, численность населения страны к 2000 г. со- в ставила около 146 млн человек и по сравнению с концом 1992 г сократилась почти на 3 млн человек. Из республик бывшего Сою и ; аналогичная тенденция характерна только для Украины. В Послании ! Президента РФ Федеральному Собранию (июль 2000 г.) отмечалось что если сохранится указанная тенденция, то к 2025 г. Россия поте- | ряет более 20 млн человек. Эта цифра сопоставима с потерями Советского Союза во второй мировой войне.
^Умерших (млн чел.)

Рис. 11.6. Рождаемость и смертность населения России J (по данным Госкомстата РФ)
Крайне низкой является и продолжительность жизни населения । современной России. В 1994 г. она составила для мужчин 57,7 лет, | для женщин — 71,3 и имеет тенденцию снижаться и дальше. При этом все чаще умирают люди работоспособного возраста. Для срав-нения: средняя продолжительность жизни жителей США и Англии — а 75 лет, Канады, Швеции и Японии — соответственно 76, 78, 79 лет.
Между тем лучшие умы России всегда связывали перспективы ее процветания с ростом численности народонаселения в сочетании c v|| развитием его высоких духовных и созидательных качеств. В частно-.-ж сти, Д.И. Менделеев, основываясь на демографических показателях ж i
аЧала XX века, определял вероятную (и желательную) численность народонаселения Российской империи в 2000 г. как 594 млн человек.
Нет нужды доказывать, что здоровье общества складывается в конечной результате из здоровья его граждан. Поэтому в настоящее время крайне важным стало обучение основам здорового образа жизни (ЗОЖ) и следование ему.
Здоровый образ жизни (по А.М. Смирнову, 2000 г.) — это индивидуальная система поведения человека, обеспечивающая ему физическое душевное и социальное благополучие в реальной окружающей среде (природной, техногенной и социальной) и активное долголетие.
Антиподом ему выступает так называемый рискованный образ жизни, при котором человек своим поведением, потаканием вредным привычкам наносит ущерб самому дорогому, что у него есть, — своему здоровью, а потом расходует невозобновимые жизненные силы на компенсацию полученного вреда. Отсюда ускоренное изнашивание организма, увеличение вероятности заболеваний и, как следствие, сокращение продолжительности жизни. При таком поведении, образно говоря, человек первую половину жизни делает все, чтобы подорвать свое здоровье, а вторую — чтобы его вернуть, т.е. «работает на аптеку».
Вопросы для самоконтроля
1.	Согласны ли вы с определением здоровья, данным ВОЗ? Какие критерии здоровья вы знаете? Перечислите факторы риска по их удельному весу для здоровья.
2.	Что такое эндоэкология, связана ли она с экологией человека? Перечислите и поясните смысл эндоэкологических вопросов.
3.	Что такое физические и химические трансформеры биосферы? Приведите примеры трансформеров, вызывающих канцерогенный, эмб-риотропный и тератогенный эффекты.
4.	Дайте определения понятий «ген», «генотип», «генофонд», «мутация», «генетический груз», «генетическийриск». Какая наука изучает законы наследственности и изменчивости организмов?
5.	Докажите целесообразность организации государственной службы генетического мониторинга.
б.	Какой логикой руководствовался академик Ю.М. Горский, предлагая ввести понятие «экологический синдром приобретенного иммунного дефицита» (ЭСПИД)?
7.	Есть ли, по вашему мнению, связь между вредными привычками человека (курением, алкоголизмом и наркоманией) и антропогенным загрязнением среды обитания?
8.	Сформулируйте наше личное отношение к высказыванию Ж Ц Ламарка: «Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой рол. предварительно сделав 'земной шар непригодным для обитания».
9.	Если вы заядлый курильщик, внимательно проанализируйте материалы рис. 11.4 и рис. 11.5. Оцените относительный риск заболевания раком легких, гортани, эмфиземой легких и ишемической болезнью сердца. Не лучше ли бросить курить?
10.	СПИД и наркомания распространяются по миру со скоростью большей, нежели растет население. Есть ли между ними связь ? Не угрожают ли они генофонду человечества и развитию цивилизации будущего?
11.	Согласны ли вы с утверждением, что здоровый образ жизни граждан России — экономически наиболее приемлемая основа для устойчивого развития страны?
УЙ ap	36
i я я я я я я я я я я я я я я я я
я я
R
U
d
Часть II
я 2 У У У у
dd.
ОКРУЖАЮЩЕЙ
рр
р р р
§
g
I р р р
^pc^i£^ia^\^c\c<c<c\^evc\as^cxgic<c<cxr\cxc\c db'O'CT(T(T(TcrcTCTcTcT(TcrcrcT(j(j(T(j'(jcT(j(j'(j<j'crcrc.
d d d d d d
ь £
к й й й й й й й й й й й й й й
й
й й й й й
Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование
Глава 12. Рациональное природопользование как основа экологической безопасности государства
§1	. Понятие об экологической безопасности
В ст.1 Закона РФ «О безопасности» (1992 г.) сказано, что « безопасность — это состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз».
В конце XX века человечество осознало, что биосфера и ее составные части имеют пределы саморегуляции, самовосстановления, выше которых они могут деградировать необратимо. Вследствие этого дальнейшее устойчивое развитие человечества не может происходить вне сохранения биосферы. Так появилось понятие экологической безопасности.
Экологическая безопасность — состояние защищенности жизненно важных экологических интересов человека, прежде всего, его прав на чистую, здоровую, благоприятную для жизни окружающую природную среду.
Экологическая безопасность — это в то же время достижение условий и уровня сбалансированного сосуществования окружающей природной среды (ОПС) и хозяйственной деятельности человека, когда уровень нагрузки на среду не превышает способности ее к восстановлению. Наконец, это система регулирования, комплекс упреждающих (профилактических) мероприятий, направленных па недопущение развития ЧС нс только в пределах антропогенной деятельности, но и в условиях предсказуемости развития экстремальных ситуаций в самой природной среде (заблаговремен-*. но реагировать на возможные стихийные бедствия, включая ураганы, вулканизм, землетрясения и т.д., уметь предсказывать время и силу их проявления).	. 
Исходя из вышеизложенного экологическая безопасность должна рассматриваться и как приемлемый социально-экономически уровень
У Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование логической опасности, определяемой, в свою очередь, как сте-нь отклонения состояния ОПС и здоровья человека от нормы.
Объектом экологической безопасности являются геосоииоэкосис-темы различного уровня: глобального, национального, регионально-г0 местного, уровня отдельного хозяйства (предприятия), наконец, человека, как личности.
Все они подвергаются так называемым экологическим угрозам, под которыми следует понимать (А.М. Муравых, 2001 г.) — «прогнозируемые последствия или потенциальное сценарии развития событий катастрофического характера, которые обусловлены изменениями состояния окружающей среды и способны нанести вред жизненно важным интересам личности, общества, государства, мирового сообщества».
По отношению к конкретной геосоциоэкосистеме различают внешние и внутренние угрозы. К внешним экологическим угрозам для государства, например, можно отнести, например, возможность трансграничного переноса вредных веществ, глобального изменения климата, разрушения озонового экрана, размещения токсичных и радиоактивных отходов на территории отдельного государства. Если последнее осуществляется более сильным государством без надлежащего согласования и последующей компенсации, можно говорить об осуществлении экологической агрессии одной страны против другой.
Внутренние угрозы обусловлены собственной деятельностью государства, его структур и хозяйствующих субъектов. Они проявляются в результате хищнической эксплуатации природных ресурсов, разворачивания производства без надлежащих природоохранных устройств, испытания образцов оружия массового поражения и т.п.
В аспекте сказанного становится понятным, что экологическая безопасность является составным компонентом национальной безопасности государства.
Стратегия обеспечения экологической безопасности основывается на следующих подходах: 1) оборонительном, он связан с укреплением экологической безопасности путем снижения уровня уязвимости геосоциоэкосистем от внешних воздействий; 2) адаптивном — обусловлен развитием механизмов усиления приспосабливаемости тсосопиоэкосистем; 3) кооперативном, при котором развивается взаимовыгодное международное сотрудничество для устранения (или снижения) опасности воздействия на ОПС.
На рис. 12.1 представлена схема управления экологической безопасностью применительно к внутренним экологическим проблемам.
Рис. 12.1. Схема управления экологической безопасностью (по В.Г Игнатовуи А.В. Кокину, 1997 г.)
§2	. Основные принципы природопользования
Областью и формой взаимодействия производства и окружающей среды является природопользование.
Различают экономическими сопиоэколопгческийпринципьт'риро^-пользования.
Экономический принцип природопользования характерен для периодов развития общественного производства, когда антропогенные воздействия вызывали определенную реакцию природной среды и нс нарушали при этом динамического равновесия в целом.
299 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование расширенное воспроизводство тогда осуществлялось за счет при-лной среды, ее способности к самоочищению от загрязнений, и Рпоизводственная деятельность (ее экономический принцип) ориентировалась на получение максимальной экономической прибыли при минимальных затратах.
Критериями	хозяйственной деятельности при та-
ком подходе к природопользованию обычно служат следующие:
. -экономический— получение максимального экономического ре
зультата при минимальных затратах;
— эколого-экономический — получение максимальных экономических результатов при минимальных затратах и минимальном экономическом ущербе для природной среды.
Слабым звеном в последнем критерии является сложность получения точной количественной оценки «минимального» экономического ущерба для природной среды. В оценках такого ущерба много субъективного, связанного с произвольным его толкованием для получения сиюминутной экономической выгоды.
Попытки учесть экологические аспекты в экономике не привели к коренному перелому в решении проблемы сбалансированного взаимодействия общества и природы: разрушение элементов биосферы продолжается. Природоохранная деятельность не стала органической частью природопользования и постоянно отстает от социально-экономического развития общества, а разрыв между разрушением и восстановлением природной среды увеличивается.
В конце XX столетия общество вплотную подошло к необходимости целеустремленного управления социально-экономическим развитием городов, регионов и даже государств, к переходу от борьбы с последствиями нерациональной хозяйственной деятельности к созданию системы рационального природопользования.
В связи с этим для решения проблемы сбалансированного взаимодействия общества и природы формируется новый принцип хозяйствования — социоэкологический.
В его основе лежит критерий получения максимального экономического результата при минимальных затратах и при обязательном сохранении динамического равновесия биосферы, ее территориальных составляющих, т.е. без превышения возможностей территорий к самоочищению от отходов и загрязнений вследствие хозяйственной Деятельности. Главным условием такого принципа хозяйствования является восстановление и сохранение высокого качества окружающей природной среды.
Формирующаяся в настоящее время социоэкологическая концепция управления системой «общество — природа» предполагает переход От существующего экстенсивного природопользования к равновесному.
Согласно П.Г. Оддаку (1983 г.), экстенсивное природопользование имеет место, когда рост производства и людских поселений осуществляется за счет возрастающих нагрузок на природные комплексы, причем эта нагрузка растет быстрее, нежели увеличивается масштаб производства; равновесное природопользование — когда общество контролирует все стороны своего развития, чтобы совокупная антропогенная нагрузка на среду не превышала самовосстановителъного потенциала природных экосистем.
История человечества свидетельствует: каждая цивилизация начиналась с экстенсивного природопользования. И в случае перехода антропогенной нагрузки через границу вместимости (емкости) природных систем происходил либо срыв (экологическая и социальная катастрофа вплоть до гибели отдельных цивилизаций), либо переход к застойным формам существования.
Не была исключением и современная цивилизация: начав с эк-
стенсивного природопользования, она до сих пор придерживается его При этом выработалось и определенное мировоззрение: «на наш век хватит». Однако никакой высокий уровень научно-технического прогресса, никакие сверхбыстродействующие компьютеры не смогут сделать планету больше, чем она есть, увеличить запасы природных ресурсов, повысить самовосстановительный потенциал природных экосистем. Только сейчас человечество, осознало, что оно столкнулось с самым большим испытанием — исчерпанием резервов для продолжения экстенсивного природопользования в масштабах планеты.
Вначале представлялось, что человечество столкнулось с очередным экономическим кризисом. Однако затем последовала пепь глобальных кризисов: экологический, энергетический, сырьевой, продовольственный, демографический. Пришло понимание того, что наступил поворотный момент в развитии взаимоотношений человечества и природы. Перед ним встал вопрос: «Быть или — не быть?»
В сложившихся условиях противостояния общества и природы возникают нелегкие вопросы: можно ли влиять на ход событий по сохранению и, по возможности, улучшению среды обитания? Можно ли вообще управлять экологической ситуацией в том или ином регионе? Или все должно идти своим ходом, и человечество должно занять выжидательную позицию? Ученые отвечают — можно.
Управление, как известно, подразумевает наличие объекта управления (управляемой системы, например, завода) и субъекта управления (управляющей системы). Исходя из этого под управлением понимается организация и постоянное наличие двух уровней управления: управление природными системами и управление природопользоваге-лями. Первый уровень управления функционирует на основе изучения и исследования естественных законов, в первую очередь экологичес-
301 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование jx а осуществляется через второй уровень, опирающийся на юридические и экономические, т.е. социальные, законы.
Природопользование может быть «жестким», командным, пренебрегающим учетом естественных процессов или даже грубо нару-шаюшим их с помощью технических средств, а может быть «мяг-кнМ», основанным на воздействии через естественные механизмы саморегуляции экосистем, т.е. способности последних к восстановлению своих свойств после антропогенного воздействия.
Ныне в рамках социальной экологии формируется новое направление — экологический менеджмент.
Менеджмент, как известно, есть совокупность принципов, методов, средств и форм управления производством. В этом аспекте экологический менеджмент должен рассматриваться как управление процессами изменения экологического состояния общества, страны, региона посредством экологически безопасного управления промышленными, сельскохозяйственными, военно-промышленными и иными производствами.
На рис. 12.2 приведены функции экологического менеджмента (по В.Г Игнатову ц А.В. Кокину, 1997 г.).
Рис. 12.2. Функции экологического менеджмента '
Связь общественного производства с природной средой следует рассматривать исходя из трех важнейших факторов экономического роста:
— трудовые ресурсы— главный фактор экономического роста, его Источником является население — важная производственная сила;
— созданные людьми средства производства-, орудия труда, техно-
логии, на которых основаны промышленность, транспорт, хозяйство, строительство;
сельское
— природные ресурсы.
Взаимоотношения общества и природы складывались и складывд. ются так, что все факторы экономического роста — трудовые ресур. сы, средства производства, природные ресурсы — в комплексе используются обществом для развития производства.
На рис. 12.3 приведена схема процесса расширенного воспроизводства с учетом экологических факторов. Производственная деятельность в процессе которой происходит естественный обмен веществ между чело-
веком и природой,
нарушает естественное течение природных процессов.
Рис. 12.3. Схема процесса расширения воспроизводства с учетом экологических факторов
Истощение природных ресурсов, которому в свое время не было уделено внимание, полное исчезновение их как экономической и экологической категории может привести и уже приводит к необратимым экологическим и экономическим последствиям.
Управление экологической ситуацией в рамках экологизации экономики должно позволить научиться оценивать экологическую обстановку и прогнозировать ее развитие; принимать конкретные экологически грамотные решения по улучшению среды обитания на различных уровнях (от городского до республиканского); найти оптимальные пути экологизации экономики путем создания экологически безопасных технологий,, а также условий сбалансированного сосуществования человека и ОПС.
§3.	Природные ресурсы и их классификация
Природные ресурсы — важнейшие компоненты (материальные объекты и явления) окружающей человечество естественной,среды, используемые для создания материальных и культурных потребностей общества. К ним относятся солнечный свет, вода, воздух, почва, растения, животные, полезные ископаемые и все остальное, что не создано человеком, но без чего он не может существовать ни как живое существо, ни как производитель материальных и духовных ценностей.
Природные ресурсы могут использоваться как: непосредственные предметы биологического потребления (кислород воздуха, питьевая вода, рыба и др.); средства труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земля, водные пути и т.д.); предметы труда, из которых производятся все изделия (минералы, древесина и др.); источники энергии (энергия ветра, гидроэнергия, запасы горючих ископаемых и др.); средства обеспечения отдыха и восстановления здоровья и трудоспособности человека (рекреационные ресурсы).
Природные ресурсы подразделяются на две группы — неисчерпаемые и исчерпаемые; последние в свою очередь подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые (рис. 12.4).
Неисчерпаемые (неистощимые) ресурсы — количественно неиссякаемая (в течение очень большого периода времени) часть природных ресурсов. Однако нас интересует не только количество, но и качество этих ресурсов: например, не вода вообще, а чистая вода, пригодная для питья. Поэтому часть даже количественно неисчерпаемых ресурсов может стать непригодной для использования ввиду изменения своего качества под воздействием загрязнений антропогенного характера.
Рис. 12.4. Классификация природных ресурсов с позиций их исчерпаемости •
Исчерпаемые — ресурсы, количество которых неуклонно снижа-Я ется по мере их добычи или изъятия из природной среды. Они, свою очередь, делятся на возобновимые и невозобновимые. Нево- -зобновляемые ресурсы — это ресурсы, которые совершенно не вое* 1 станавливаются или восстанавливаются во много раз медленнее, не; жели используются человеком. К ним могут быть отнесены полезные^ ископаемые, находящиеся в недрах Земли. К возобновляемым отно* сятся ресурсы, способные к восстановлению через размножение (жИ'. вотные и растения) или другие природные циклы (например, выла" дение в осадок) за сроки, соизмеримые со сроками их потреблениЯЖ-
Природные ресурсы можно классифицировать и по другим прИ'£: знакам:
по их использованию — на производственные (сельскохозяйственные и промышленные), рекреационные, эстетические, научные и др.;
по заменимости — на заменимые (например, ископаемое топливо можно заменить энер1ией ветра, Солнца) и незаменимые (кислород воздуха для дыхания или пресную воду для питья заменить нечем).
Деление по признаку использования условно, так как один и тот же ресурс (например, вода в озере) может быть использован как для промышленных, сельскохозяйственных и рыбоводческих нужд, так и для рекреапионных целей. Однако при этом часто действует правило интегрального ресурса, согласно которому использование его в одних целях затрудняет или полностью исключает использование в других. Так, если в водоем спускаются отходы промышленного производства, то это затрудняет использование его в питьевых целях или для разведения рыб. В силу этого необходимо по каждому конкретному ресурсу принимать решение относительно того, какой из планируемых видов его использования принесет наибольшую пользу населению при минимизации вреда окружающей среде.
Многие ученые обращают внимание на то, что чем выше уровень использования извлеченных природных ресурсов, тем ниже уровень загрязнения ОПС. Например, ртуть, свинец, радиоактивные элементы нс приносят вреда, пока они находятся в своих месторождениях. Однако если их извлечь и использовать не полностью, то вся неуги-лизированная часть (отходы производства) превращается в загрязняющие окружающую среду вещества.
При осуществлении хозяйственной деятельности важно иметь достаточно четкую информацию о ресурсообеспеченности.
Ресурсообеспеченностъ (по В.И. Коробкину и Л.В.ч Передельско-му, 2000 г.) — это соотношение между величиной природных ресурсов и размерами их использования. Она выражается либо количеством лет, на которое должно хватить данного ресурса, либо его запасами из расчета на душу населения. По обеспеченности многими природными ресурсами наша страна .занимает первое место в мире. Однако о ресурсообеспеченности нельзя судить только по размерам запасов, а надо учитывать интенсивность потребления их самим обществом. В этом аспекте данные по России неутешительны: огромное количество природных ресурсов перекачивается за рубеж.
§ 4.	Основы рационального природопользования
Для построения гармоничных отношений природы и человечества ему необходимо предварительно решить три важнейшие задачи.
Первая состоит в формировании нового типа социального и экологического мышления, которое должно базироваться на новых мо-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды зо6 ------------------------------------------------------------— ральных критериях общественного ра звития. исключающих чисто ути. янтарный подход к природе.
Вторая ядача состоит в обеспечении широкой гласности и освещения социально-экологических проблем, сопровождающих развитие человеческой цивилизации. Скрывая от людей информацию об условиях их существования, например о степени загрязнения среды обитания, органы власти не смогут рассчитывать на общественность при необходимости решения крупных вопросов.
Третьей задачей является построение такого хозяйственного механизма природопользования, который обеспечивал бы наиболее полное согласование индивидуальных, коллективных и государственных интересов в деле охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.
Согласно Н.Ф. Реймерсу (1990 г.), рациональное природопользование — система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей.
То есть рациональное природопользование — высокоэффективное хозяйствование, которое не приводит к резким изменениям природно-ресурсного потенциала и к глубоким переменам в окружающей человека природной среде, в частности сводит до минимума нарушение естественных круговоротов веществ (рис. 12.5).
Рис. 12.5. Круговорот вещества в внеэкономической системе
Несмотря на тесную связь экологии с природопользованием, эти термины не следует смешивать. Природопользование (здесь имеется в виду только рапиональное), основываясь на экологических законах и принципах, является в большей степени одной из сфер экономики, постоянно гребующих новых подходов для решения назревших проблем.
Основные принципы рационального природопользования показаны на рис. 12.6. Это — изучение, охрана, освоение и преобразование (Ю.К. Ефремов и др., 1981 г.).
Здесь охрана ресурсов среды означает поддержание их качеств, благоприятных для ведения хозяйства, а преобразование — их улучшение (мелиорация, рекультивация земель и др.). В понятие о рациональном освоении природных ресурсов и условий входят наиболее полное использование достоинств среды и экономичное получение энергии, сырья.
Рациональное природопользование
Рис. 12.6. Основные принципы рационального природопользования
Следует подчеркнуть, что в современных условиях экономия сырья и топлива по все большему числу позиций становится экономически гораздо предпочтительнее, нежели дальнейшее наращивание объемов их производства. Наглядным примером здесь может служить Япония. В этой стране после нефтяного кризиса 1973 г. главной задачей правительства стала экономия энергетических ресурсов. В результате такой политики потребности в энергии возросли в 1984 г. всего на 7—8% по сравнению с 1973 г., в то время как валовой национальный продукт Увеличился более чем в 2 раза.
Современное человечество в целом пока опирается на экстенсивный тип природопользования, при котором рост производства осу-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды зд8 ществляется за счет во врастающих нагрузок на природные комплек сы, причем эта нагрузка растет заметно быстрее, чем увеличивается масштаб производства. Общая нагрузка на природные системы, обусловленная антропогенной деятельностью, стала превышать их потенциал самовосстановления (самоочищения), что во многих случаях затронуло природные системы планетарного уровня и все важнейшие экологические системы планеты: Мировой океан, атмосферу, почвы речные системы, леса, животный мир.
Все это определяет необходимость перехода к экологически сбалансированному природопользованию, когда общество контролирует все стороны своего развития с тем, чтобы совокупная антропогенная нагрузка на природную среду не превышала самовосстановительного потенциала природных систем.
На рис. 12.7 приведены формы управления природопользованием.
Рис. 12.7. Формы управления природопользованием (по Р.С. Маковику,1996 г.)
§ 5.	Кадастры природных ресурсов
Тщательный учет имеющихся природных ресурсов есть непременный признак процветающего государства.
Свод экономических, экологических, организационных и технических показателей, характеризующих количество и качество природного ресурса, состав и категории приро до пользователей, называется кадастром природного ресурса. Единого кадастра природных ресурсов не существует. Кадастры представлены по видам природного ресурса (рис. 12.8). Через определенное время (периодически) кадастры обновляются.
Рис. 12.8. Кадастры природных ресурсов
Данные кадастровой оценки применяют цри планировании использования ресурса, для оценки степени рациональности использования, при определении платежей за ресурс и т.д. (рис. 12.8).
Земельный кадастр включает сведения о природном и хозяйственном использовании земель, их состоянии, учет их количества и качества, данные регистрации землепользователей (собственников, пользователей, арендаторов), рекомендации по эффективному использованию и охране земель и т.д.
Водный кадастр — это свод сведений о водах региона или бассейна, содержащий данные о реках, озерах, прудах, болотах, морях, ЛеДниках, включающий также сведения о режиме, качестве и использовании вод и водопользователях. Он состоит из трех разделов: / поверхностные воды; 2) подземные воды; 3) использование вод.
Лесной кадастр — свол данных о лесах, качественном составе запасах древесины и ежегодном ее приросте, степени вовлечения лесов в эксплуатацию.
Источником сведений для составления и пополнения кадастров служит сеть наблюдательных постов, режимных станций, а также специальные экспедиции.
Разработка и внедрение таких кадастров позволяют создать в нашей стране базу для решения проблем ресурсосберегающих технологий и рационального использования природных ресурсов.
В последнее время встал вопрос о необходимости учета размещения промышленных отходов по составу и степени токсичности, а также регистрапии загрязнений окружающей среды — ксенобиотиков Речь идет, таким образом, о создании реестра (кадастра) отходов. При этом объектом регистрации должны служить все опасные и потенциально опасные вещества, как производимые на территории России, так и ввозимые из-за рубежа.
/
§ 6.	Красные книги животных и растений
Красные книги — официальные документы, содержащие систематизированные сведения о животных и растениях мира, отдельных регионов или стран, состояние которых вызывает опасение за их будущее.
Международный союз природы и природных ресурсов (МСОП), созданный в 1948 г., постоянно работает над Красной книгой. Виды, включенные в нее, подразделяются на пять категорий:
1.	Исчезающие виды — находящиеся под серьезной угрозой исчезновения; их спасение невозможно без специальных мер охраны и восстановления (эти виды описаны на красных страницах).
2.	Редкие виды — не находящиеся под прямой угрозой вымирания, но сохранившиеся в небольшом количестве или на ограниченных территориях; имеется опасность их исчезновения (белые страницы).
3.	Виды, находящиеся под угрозой уничтожения, — их численность быстро и неуклонно падает (желтые страницы).
4.	Неопределенные виды — очевидно, находящиеся под угрозой исчезновения, но достоверных фактов о состоянии их популяций нет (серые страницы).
5.	Восстанавливающиеся виды — зеленые страницы.
Занесение в Красную книгу МСОП того или иного вида животных и растений есть признание факта, что этот вид действительно нуждается в постоянной заботе. Более того, каждая страна, на территории которой обитает вид, занесенный в Красную книгу МСОП,
Раздел (II. Охрана природы и рациональное природопользование несет моральную ответственность перед всем человечеством за сбережение этого природного сокровища.
Первое издание Красной книги СССР вышло в 1978 г., второе — в 1984 г. В 1996 г. было принято правительственное постановление «О Красной книге Российской Федерации».
§ 7. Защита генофонда биосферы
Каждый биологический вид неповторим, он содержит в себе информацию о развитии растительного и животного мира, которая имеет огромное научное и прикладное значение. Поскольку все возможности использования данного организма в отдаленной перспективе зачастую непредсказуемы, генофонд нашей планеты (за исключением, может быть, некоторых опасных для человека болезнетворных организмов) подлежит строгой охране. Необходимость охраны генофонда с позиций концепции устойчивого развития («коэволюции») диктуется не столько хозяйственными, сколько моральными и этическими соображениями. Человечество в одиночку не выживет.
Нелишне вспомнить один из экологических законов Б.Коммоне-ра: «Природа знает лучше!» Неизвестные еще недавно возможности использования генофонда животных демонстрирует ныне бионика, благодаря которой налицо многочисленные усовершенствования инженерных конструкций, основанные на изучении строения и функций органов диких животных. Установлено, что некоторые беспозвоночные (моллюски, губки) обладают способностью аккумулировать большое количество радиоактивных элементов и ядохимикатов. Как следствие, они могут быть биоиндикаторами загрязнения среды обитания и помочь человеку решить эту важную проблему.
Охрана генофонда растений. Являясь составной частью общей проблемы охраны ОПС, защита генофонда растений представляет собой комплекс мер по сохранению всего видового многообразия растений — носителей наследственного достояния продуктивных либо ценных в научном или практическом отношении свойств.
Известно, что под влиянием естественного отбора и посредством полового размножения особей в генофонде каждого вида или популяции накапливаются наиболее полезные для вида свойства; они заключены в генных сочетаниях. Поэтому задачи использования природной флоры имеют огромное значение. Современные зерновые, плодовые, овощные, ягодные, кормовые, технические, декоративные культуры, очаги происхождения которых были установлены нашим ньщающимся соотечественником Н.И. Вавиловым, ведут свою родословную или от диких предков или являются творениями науки, но
на базе природных генных структур. Посредством использования наследственных свойств дикорастущих растений получены совершенно новые виды полезных растений. Путем гибридного отбора были созданы многолетняя пшенипа, зернокормовые гибриды. Согласно подсчетам ученых, в селекции сельскохозяйственных культур из флоры России можно использовать около 600 видов диких растений.
В то же время, по материалам МСОП, к началу XXI века исчезнет 10—20 тыс. видов растений, если не будут приняты меры по их охране. Такие потери невосполнимы, поскольку с исчезновением какого-либо вида рвется и выпадает звено в растительном сообществе, разрушаются сложившиеся связи между видами растений и другими компонентами биогепеноза, в частности, животными, микроорганизмами
Охрану генофонда растений проводят путем создания заповедников, природных парков, ботанических садов; формирования банка генофонда местных и интродуцированных видов; изучения биологии, экологических потребностей и конкурентной способности растений; экологической опенки среды обитания растений, прогнозов ее изменений в будущем. Благодаря заповедникам сохранены пицундская и эльдарская сосны, фисташка, тис, самшит, рододендрон, женьшень и т.д.
Охрана генофонда животных. Происходящее под влиянием деятельности человека изменение условий обитания, сопровождаемое прямым преследованием и истреблением животных, приводит к обеднению их видового состава и сокращению численности многих видов. По данным К.П. Митрюшкина (1980 г.), в 1600 г. на планете имелось примерно 4230 видов млекопитающих, к нашему времени 36 видов исчезли, а 120 видам грозит опасность исчезновения. Из 8684 видов птиц исчезли 94 и 187 находятся под угрозой исчезновения. Не лучше обстоит дело с подвидами: с 1600 г. исчезло 64 подвида млекопитающих и 164 подвида птиц, в опасности находятся 223 подвида млекопитающих и 287 подвидов птиц.
Охрана генофонда человечества. Для этого созданы различные научные направления такие, как:
1)	экотоксикология — раздел токсикологии (наука о ядах), который изучает ингредиентный состав, особенности распространения, биологического действия, активизации, дезактивизации вредных веществ в окружающей среде;
2)	медико-генетическое консультирование в специальных медицинских учреждениях для выяснения характера и последствий действия экотоксикантов на генетический аппарат человека с целью рождения здорового потомства;
3)	скрининг — отбор и проверка на мутагенность и канцерогенность факторов среды (окружающей человека природной среды).
Экологическая патология — учение о болезнях человека, в возникновении и развитии которых ведущую роль играют неблагоприятные факторы внешней среды в комплексе с другими болезнетворными факторами.
§ 8. Особо охраняемые природные территории
Эффективной формой охраны природных экосистем, а также биотических сообществ являются особо, охраняемые природные территории. Они позволяют сохранить эталоны (образцы) нетронутых биогеоценозов, причем не только в каких-либо экзотических, редких местах, но и во всех типичных природных зонах Земли.
К особо охраняемым природным территориям (ООПТ) относятся участки сущи или водной поверхности, которые в силу своего природоохранного и иного значения решениями Правительства РФ полностью или частично изъяты из хозяйственного пользования. ’
Закон об ООПТ, принятый в феврале 1995 г., установил следующие категории указанных территорий: а) государственные природные заповедники, в т.ч. биосферные; б) национальные парки; в) природные парки; г) государственные природные заказники; д) памятники природы; е) дендрологические парки и ботанические сады.
Заповедник — это особо охраняемое законом пространство (территория или акватория), которое полностью изъято из обычного хозяйственного использования с целью сохранения в естественном состоянии природного комплекса. В заповедниках разрешена только научная, охранная и контрольная деятельность.
Ныне в России насчитывается 95 заповедников с общей площадью 310 тыс. км2, что составляет около 1,5% всей территории России. В целях нейтрализации техногенного влияния прилегающих территорий, особенно в зонах с развитой промышленностью, вокруг заповедников создают охранные зоны.
Биосферные заповедники входят в состав ряда государственных природных заповедников и используются в пенях комплексного изучения участков нетронутой природы и сходных по природным,усло-виям участков, эксплуатируемых человеком.
Биосферные заповедники (БЗ) выполняют четыре функции: сохранение генетического разнообразия нашей планеты; проведение научных исследований; слежение за фоновым состоянием биосферы (экологический мониторинг); экологическое образование и международное сотрудничество.
Очевидно, что функции БЗ шире, чем функции охраняемых природных территорий любого иного типа. Они служат своеобразными международными стандартами, эталонами окружающей среды.
На Земле ныне создана единая глобальная сеть из более чем 300 биосферных заповедников (в России — 11). Все они работают по согласованной программе ЮНЕСКО, проводя постоянные наблюде-
ния за изменением природной среды под воздействием антропогенной деятельности.
Национальный парк — обширная территория (от нескольких тысяч до нескольких млн га), которая включает как полностью заповедные зоны, так и зоны, предназначенные для отдельных видов хозяйственной деятельности.
Целями создания напиональных парков являются: 1) экологическая (сохранение природных экосистем); 2) научная (разработка и вне
дрение методов сохранения природного комплекса в условиях массового допуска посетителей) и рекреационная (регулируемый туризм и отдых людей).
В России насчитывается 33 национальных парка общей площадью около 66,5 тыс. км2.
Природный парк — территория, обладающая особой экологической и эстетической ценностью и используемая для организованного
отдыха населения.
Заказник ~ это природный комплекс, который предназначен для сохранения одного или нескольких видов животных или растений при ограниченном использовании других. Существуют ландшафтные, лесные, ихтиологические (рыбы), орнитологические (птицы) и другие типы заказников. Обычно после восстановления плотности популяции охраняемых видов животных или растений заказник закрывают и разрешают тот или иной вид хозяйственной деятельности. В России ныне насчитывается более 1600 государственных природных .'заказников с общей площадью свыше 600 тыс. км2.
Памятник природы — отдельные природные объекты, отличающиеся уникальностью и невоспроизводимостью, имеющие научное, эстетическое, культурное или воспитательное значение. Это могут быть очень старые деревья, бывшие «свидетелями» каких-то исторических событий, пещеры, скалы, водопады и др. Таковых в России имеется около 8 тыс., при этом на территории, где расположен памятник, запрещена любая деятельность, которая способна их разру
шить.
Дендрологические парки и ботанические сады — созданные человеком коллекции деревьев и кустарников в целях как сохранения био-
315 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ____
разнообразия и обогащения растительного мира, так и в интересах науки, учебы и культурно-просветительной работы. В них часто иро-водят работы, связанные с интродукцией и акклиматизацией новых растений.
За нарушение режима особо охраняемых природных территорий законодательством России установлена административная и уголовная ответственность. В то же время ученые и специалисты настоятельно рекомендуют существенно увеличить площадь особо охраняемых территорий. Так, для примера, в США площадь последних составляет более 7% территории страны.
§ 9. Экосистемный метод неистощительного природопользования
Решение экологических проблем, а следовательно, и перспективы устойчивого развития пивилизапии во многом связаны с грамотным использованием возобновляемых ресурсов и разнообразных функций экосистем, управлением ими. Это направление — важнейший путь достаточно длительного и относительно неистощительного природопользования в сочетании с сохранением и поддержанием стабильности биосферы, а следовательно, и среды обитания человека.
Ограниченное на данный момент времени использование экосистемных методов неистощительного природопользования связано как с недостаточным вниманием к данной проблеме, так и с нежеланием нести дополнительные расходы в течение длительного времени. В то же время функции многих экосистем (например, лесных) по своему значению не уступают чисто продукционным и, что весьма важно, могут целенаправленно управляться человеком.
Для примера рассмотрим возможности использования лесных экосистем для решения весьма актуальной проблемы водных ресурсов.
Лиственные леса (береза и осина) способствуют существенно большему ежегодному поступлению воды (2390 м3/га) в источники, чем еловые (1210 м3/га). Смешанные леса занимают промежуточное положение (2010 м3/га). В пределах значений этих различий стока вполне возможно и управление водными ресурсами посредством изменения видового состава древостоев. Согласно расчетам специалистов, увеличение ежегодного стока с лесных площадей европейской части Рос-СИи только на 100 м3/га (это примерно в 8—10 раз меньше потенциально возможного) адекватно таким планировавшимся в 80-е годы П^андиозным и дорогостоящим мероприятиям, как переброска вод части северных рек в вододефицитные южные районы.
Кроме видового состава лесов, в качестве факторов управления их водным балансом можно использовать возраст и густоту. Так, за СЧет регулирования возраста и густоты еловых лесов можно получить ежегодно дополнительно до 1300—1400 M}/ia воды. В лиственных лесах указанный эффект меньше почти в 5 раз.
Там. где требуется увеличить испарение (например, в целях уменьшения риска заболачивания лесных почв), целесообразно использовать густые гемнохвойные леса (табл. 12.1). Здесь они выступают как фактор осушительной гидромелиорации.
Таблица 12.1 Целесообразная структура лесных экосистем для наиболее полного выполнения различных средообразующих и средоохранных функций (Н.А. Воронков, 1988)
Целесообразное использование экосистем или их функций	Предпочтительная структура экосистем
Увеличение стока (поступление воды в источники)	Лиственные (листопадные) леса различного возраста, густоты и продуктивности. Хвойные леса небольшой густоты
Осушение почвогрунтов (предотвращение заболачивания)	Густые темнохвойные (ель, пихта) леса или смешанные леса с преобладанием хвойных пород
Перехват водного стока с сопредельных территорий и его очистка	Сложные (многоярусные) хвойно-лиственные леса
Защита берегов рек от разрушения	Ивняки и другие вегетативно возобновляющиеся кустарники
Защита почв от разрушения (эрозии)	Все леса соответственно условиям местопроизрастания и другим целям хозяйства. На бедных песках предпочтительна сосна
Отдых населения (рекреационные функции)	Негустые лиственные (преимущественно березовые) леса среднего возраста. Целесообразно их чередование с густыми многоярусными хвойными лесами, малопривлекательными для отдыхаюших и служащими очагами сохранения биоразнообразия и источником ценной древесины
Очистка от загрязняющих атмосферу веществ (пыль, вредные газы)	Густые, преимущественно лиственные (как более устойчивые) леса с большой поверхностью надземных органов (листьев, ветвей). Неизбежен укороченный период жизни в загрязненной среде
Ныне леса все шире используются для перехвата и последующей • очистки вод, поступающих с сопредельных территорий (например, с , полей, дорог, населенных пунктов и т.д.). Для этого наиболее приемлемы высокопродуктивные, с мощной лесной подстилкой и многоярусные (с кустарниками) хвойно-лиственные леса. Они способны
2^7 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование аккумулировать, очищать, а затем переводить в подземный сток огромные массы воды.
В заключение укажем, что основными причинами истощения, загрязнения и разрушения природной среды, которые обусловлены антропогенной деятельностью на базе экстенсивного природопользования, являются, по мнению многих ученых, следующие:
1.	Ограниченность возможностей природной среды по переработке, очистке антропогенных отходов. Емкость ее не позволяет перерабатывать все возрастающие количества таких отходов, их накопление привело к глобальному загрязнению.	'
2.	Вследствие ограниченности территории планеты запасы полезных ископаемых, используемых человеком, постепенно расходуются и Перестают существовать. Тем самым человечество создало себе проблему изыскания альтернативных источников энергии и некоторых материалов.
3.	В отличие от природного, созданные человеком производства являются отходными. Так, для обеспечения жизнедеятельности лишь одного человека ежегодно расходуется не менее 20 т природных ресурсов. Однако из них лишь около 5% идет на выработку чистой продукции, а остальное — отходы.
4.	Законы развития экосистем и биосферы в целом, на основе которых можно прогнозировать последствия антропогенной деятельности, человек, к сожалению, постигает в основном посредством накопления опыта ведения хозяйства, а это фактически метод «проб и ошибок».
У человечества, конечно, есть еще возможность заменить наиболее дефицитные ресурсы на имеющие большее распространение и большие запасы. Но, как правило, при этом снижается качество продукций. Следовательно, одним из важнейших лимитирующих факторов выживания человека как биологического вида («человека разумного») является ограниченность и исчерпаемость важнейших для него природных ресурсов. Отсюда вытекает важнейшая задача современной цивилизации — скорейший переход к контролируемому использованию природных ресурсов и систем с максимально возможным их сбережением.
Вопросы для самоконтроля
Дайте определение экологической безопасности и сформулируйте подходы, которые лежат в основе стратегии обеспечения экологической безопасности.
Часть И. Управление качеством окружающей природной среды > - - .
2.	Охарактеризуйте принципы природопользования. Согласии вы с утверждением, что современная цивилизация основывается экстенсивном природопользовании ?
3.	Что такое экологический менеджмент? Каковы его основные функции?
4.	Что лежит в основе классификации природных ресурсов ?
5.	Сформулируйте понятие «рациональное природопользование». Тождественно ли оно понятию «экология» ?
6.	Охарактеризуйте основные принципы рационального природопользования.
7.	Каковы формы управления природопользованием?
8.	Что такое кадастр природного ресурса? Перечислите виды природных кадастров.
9.	Почему так важно сохранить генофонды животных и растений? Согласны ли вы с тем, что указанные генофонды — важнейший и незаменимый природный ресурс?
10.	Что такое экотоксикология, экопатология, медико-генетическое консультирование, скрининг?
11.	Что такое охраняемые природные территории? Перечислите категории указанных территорий.
12.	Охарактеризуйте экосистемные методы неистощительного природопользования.
Глава 13. Нормирование качества окружающей природной среды и экологическая стандартизация
§1. Понятие о качестве окружающей природной среды
Возрастающее воздействие хозяйственной деятельности на природную среду и его негативные последствия остро поставили вопрос о регулировании качества той среды, в которой живет и разносторонне проявляет себя человек.
Качеством ОПС надлежащего уровня считается такое состояние ее экологических систем, которое постоянно и неизменно обеспечивает процесс обмена веществ, энергии и информации между природой и человеком и беспрепятственно воспроизводит и обеспечивает жизнь. Оно поддерживается прежде всего самой природой путем саморегуляции, самоочищения от вредных веществ и явлений.
' Нормирование качества ОПС представляет собой прежде всего деятельность по установлению нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий на окружающую среду. При этом учитывается наиболее распространенный и к тому же опасный вид отрицательного воздействия загрязнения ОПС. Под ним, как известно, понимают физическое, химическое, биологическое изменение последней, вызванное антропогенной деятельностью и содержащее угрозу причинения вреда жизни и здоровью человека, состоянию растительного и животного мира экологических систем природы.
Нормативы качества ОПС подразделяются на три группы: санитарно-гигиенические, экологические (производственно-хозяйственные) и комплексные, сочетающие в себе признаки первой и второй групп.
К санитарно-гигиеническим показателям относятся нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ (химичес-кнх, биологических), физических воздействий и др., нормативы са-^итарных, защитных зон, предельно допустимых уровней (ПДУ) ра-Кационного воздействия и др. Целью создания таких нормативов вляется определение показателей качества окружающей среды при-ительно к здоровью человека. Это наиболее разработанная часть иРМативов качества ОПС.
данн10!^10 ГРУППУ образуют экологические нормативы. Возглавляют У10 группу нормативы выбросов и сбросов вредных веществ. Они
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды  - •  -  — -.........— ..... - 1 ------------------------
устанавливают требования непосредственно к источнику вредного ra. действия, ограничивая его деятельность определенной пороговой 3' личиной выброса (сброса).	Ве"
Главная пель вспомогательных норм и правил сосют: в обеспеч нии единства в употребляемой терминологии, в деятельности оргдНи" миионных структур и правовом регулировании экологических отНо' шений (рис. 13.1).
Рис. 13.1. Санитарно-гигиенические нормативы качества атмосферно^ воздуха
s2 Санитарно-гигиенические нормативы качества 5 ‘	атмосферного воздуха
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. Для КаЖДоГО веП1ества’ загрязняющего атмосферный воздух, установлена ПДК количественно характеризующая такое содержание вредного ещесгва, при котором на человека и окружающую среду не оказывается ни прямого, ни косвенного вредного воздействия. Прямое воздействие - это нанесение организму временного раздражающего действия, вызывающего кашель, ощущение запаха, головной боли и подобных явлений, которые наступают при повышении пороговой концентрации вещества. Под косвенным воздействием имеются в виду такие изменения в окружающей среде, которые ухудшают нормальные условия обитания (например, увеличивают количество туманных дней, поражают зеленые насаждения и т.п.).
Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух,- установлены два норматива ПДК: максимально разовый (ПДКмр) и среднесуточный (ПДК^. ПДК* — это концентрация (в мг/м3), которая в течение 30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций у человека (ощущения запаха, изменения световой чувствительности глаз, аллергических реакций и др.). ПДКСС — это концентрация (в мг/м3), которая не должна оказывать на человека вредного воздействия (общетоксичного, канцерогенного, мутагенного) при дыхании в течение 24 часов.
Для веществ, по которым ПДК не определены, руководствуются утвержденными на 3 года (с возможностью продления) ориентировочными безопасными уровнями воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест (согласно гигиеническому нормативу ГН 2.1.6.696-98).
По степени опасности (токсичности) различают четыре класса веществ: 1) чрезвычайно опасные, 2) опасные, 3) умеренно опасные, 4) Относительно безвредные.
Значения ПДК наиболее часто встречающихся загрязнителей атмосферного воздуха указаны в табл. 13.1.
Таблица 13.1
*ДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов
—		
Вещество	Концентрация, мг/м3	
	максимальная разовая	среднесуточная
З^Локсид	0.6	0,06
Т^ДДДИоксид	0,085	0,085
						0.2	0,04
^*01101 .... ..
4 ’l| 'Юс. дня студ ВУЗа
Окончание табл. 13, /
Вещество	Концентрация, мг/м'’	
	максимальная разовая	среднесуточная
Ацетон '	0,35	0,35
Бензол	1,5	0,8
Бенз(а)пирен	—	0,000001
Пыль нетоксичная	0,5	0,15
Ртуть металлическая	—	0,0003
Сероводород	0.008	0,008
Сероуглерод	0,03	0,005
Углерода оксид	5,0	3,0
Фенол	0,01	0,003
Формальдегид	0,035	0,003
Хлор	0,1	0,03
Для каждого загрязняющего вещества в атмосферном воздухе по санитарно-гигиеническим требованиям должно соблюдаться условие:
1 < 1
ПДК, ’
где С- — фактическая концентрапия вредного вещества, мг/м3;
ПДК — максимально разовые ПДК вредных веществ, которые установлены для случая их изолированного присутствия, мг/м3.
Атмосферный воздух населенных мест одновременно загрязняется многими веществами, при этом совместное присутствие ряда вредных веществ в атмосферном воздухе может усиливать их токсичность. Такие вещества называются вредными веществами однонаправленного действия. Поэтому Минздравом России введено требование о необходимости учета суммарного воздействия (аддитивности) ряда таких веществ. При одновременном содержании в атмосферном воздухе нескольких веществ однонаправленного действия их суммарная концентрация должна удовлетворять неравенству •
ct с2 । 'Сп <i
ПДК, пдк3 - пдкп 
где Ср Q, и Сп — концентрация вредных веществ однонаправленного действия в атмосферном воздухе,, мг/м3;
ПДК., ПДК2 и ПДКц — соответствующие ПДК этих веществ, мг/м3.
К настоящему времени установлены группы веществ, обладающих эффектом суммации: диоксид азота и оксид углерода; диоксид
323 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование серы и диоксид азота; диоксид серы и сероводород; оксид углерода, диоксид серы и диоксид енота. аэрозоль пентоксида ванадия и диоксид серы; аммиак и оксид азота; диоксид азота, оксид азота и др.
§ 3. Санитарно-гигиенические нормативы качества ' поверхностных вод
Согласно Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами, все водные объекты, относятся к двум категориям: первая — источники хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также водоснабжения предприятий пищевой промышленности; вторая -• объекты для спорта, купания и отдыха населения.
Водные объекты рыбохозяйственного использования также делятся на две категории. К первой относятся водные объекты, в которых сохраняются и воспроизводятся пенные виды рыб, обладающих высокой чувствительностью к кислороду и загрязнениям, ко второй категории — водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.
ПДК того или иного вещества в водоеме устанавливается по тому признаку вредного действия (влияние на здоровье населения, на ор-[анолептическое или общесанитарное состояние водоема), который характеризуется меньшей пороговой концентрацией. Поскольку этот признак вредности определяет характер наиболее вероятного неблагополучного-действия наименьших концентраций вещества, он получил название лимитирующего признака вредности (ЛПВ). Лимитирующий признак вредности должен всегда сопровождать предельно допустимую концентрацию, характеризуя ее с основной качественной стороны (табл. 13.2).
Требования к качеству вод в водоемах, которые используются для рыбохозяйственных целей, в большинстве случаев более жестки, нежели таковые для водных объектов хозяйственно-бытового назначения. Это связано с тем, что при переходе вредных веществ по пищевой цепи гидробионтов происходит их биологическое накопление до опасных для жизни качеств. В силу этого рыбохозяйственные ПДК Для ряда моющих веществ в три раза ниже санитарных норм, нефтепродукты — в шесть раз, а тяжелых металлов (например, цинка) — Даже в 100 раз (табл. 13.3).
Таблица 13.2
ПДК вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения
Наименование ингредиента	ЛПВ	ПДК, мг/л
Нефтепродукты	Органолептический	0,1
Железо (РЧ2*)	»	0,5
Медь (Си2*)	»	1,0
ПАВ	»	0,5
Хром (Сг ’*)	»	0,5
Фенол	»	0,001
Кобальт (Со2*)	Токсикологический	1,0
Никель (Ni2*)	»	0,1
Азот нитратов	»	10,0
Свинец (РЬ2*)	»	0,1
Формальдегид	»	0,05
Азот аммиака	Санитарный	2,0
Цинк (Zn2*)	»	1,0
Таблица 13.3
ПДК вредных веществ в воде водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей
Наименование ингредиента	ЛПВ	ПДК, мг/л
Азот аммиака	Токсикологический	0,05
Азот нитратов	»	0,02
Кадмий (Cd2*)	»	0,005
Кобальт (Со2*)	»	0,01
Медь (Си2*) ‘	»	0,01
Никель (Ni2*)	»	0,05
Цинк (Zn2*)	»	0,01
Свинец (РЬ2+)	»	0,03
Хлорид аммония (NH4+)	»	1,2
Сульфат аммония (NH4*)	»	1,0
Формальдегид	»	0,1
ПАВ	»	0,5
Азот нитратов	Санитарный	9.1
Сульфаты	»	300
Хлориды	»	100
Нефтепродукты	Рыбохозяйственный	0,05
Фенол	>>	0,001
Стирол	Органический	0,1
Важно соблюдать принцип гигиенического нормирования при одновременном присутствии в воде нескольких вредных веществ. Согласно этому принципу,, вещества одного ЛПВ проявляют аддитивное'
325 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование действие. Это означает, что общее воздействие двух или нескольких веществ одного ЛПВ (содержащихся в предельно допустимой кон-пентрапии каждое) будет таким же, как если бы какое-нибудь из них, присутствуя в воде в единственном числе, содержалось в двух или нескольких ПДК. Данное положение в Правилах охраны поверхностных вод зафиксировано в следующей форме: при поступлении в водоем нескольких веществ с одинаковым ЛПВ сумма отношений этих конпентраций (Ср С2,...С0) каждого из веществ в расчетном створе к соответствующим ПДК не должна превышать единицы, т.е.
с. ,  с2 , ,_2п_<1 ПДК, ПДК2 " ПДКп
Вышеперечисленные состав и свойства воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования должны соответствовать нормативным требованиям в створе, расположенном на водотоках в одном километре выше близлежащего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т.д.).
§4.	Санитарно-гигиенические нормативы качества почв
Принципы нормирования вредных веществ- в почве существенно отличаются от принципов, положенных в основу нормирования их для водоемов, атмосферного воздуха и пищевых продуктов. Разница обусловлена темг что прямое поступление вредных веществ через почву в организм человека невелико, оно ограничено немногими случаями прямого контакта с ней (игра детей в песочницах, употребление в пищу немытых овощей и т.д.). Вредные химические вещества, попавшие в почву, поступают в организм человека в основном через контактирующие с почвой среды: воду (миграционный воддый показатель вредности), воздух (миграционный воздушный показатель вредности) и растения (транслокационный показатель вредности).
Степени загрязнения почв сельскохозяйственных угодий оценивают по транслокационному показателю вредности, в наибольшей степени отражающему уровень возможного накопления токсикантов в пищевых продуктах (табл. 13.4).
Таблица 13.4
Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ в почве
Вещество	ПДК, мг/кг	Лимитирующий показатель
Бенз(а)пирен	0,02	Общесанитарный
Бензин	0,1	Воздушно-миграционный
Ванадий	150	Общесанитарный
Мышьяк	2	Транслокационный
Ртуть	2,1	»
Свинец	32	Общесанитарный
Кобальт	5	»
Медь	3	»
Полихлорбифенилы (суммарно)	0,06	»
Образец техники, который в процессе эксплуатации может перемещаться по почве, имеющей сельскохозяйственное назначение или пригодной для этих целей, не должен оказывать давление на почву выше норм, приведенных в табл. 13.5.
Таблица 13.5
Допустимые уровни максимального давления н.а почву и нормального напряжения в почве
Влажность почвы в нолях НЭИ-меньшей влаго-емкости, НВ	Максимальное давление на почву колесного и гусеничного движителей, кПа, не более		Нормальное напряжение в почве на глубине 0,5 м, кПа, не более	
	весенний период	летне-осенний период	весенний период	летне-осенний период
Свыше 0,9	80	100	25	30
с 0,7 до 0,9 	100	120 '	25	30
с 0,6 до 0,7	120	140	• 30	35
с 0,5 до 0,6	150	‘ 180	35	45
с 0,5 и менее	180	210	35	50
§ 5.	Нормативы предельно допустимого уровня ионизирующего излучения
Гигиеническая регламентапия ионизирующего излучения осуществляется Нормами радиационной безопасности НРБ-96, Гигиени-1 ческими нормативами ГН 2.6.1.054-96. При этом основные дозовые пределы облучения и ПДУ устанавливаются для следующих категорий' облучаемых лиц: 1) персонал — липа, работающие с техногенными' источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в зоне
327 Раздел 111. Охрана природы и рациональное природопользование пх воздействия (группа Б); 2) вес население, включая лиц из персонала вне сферы их производственной деятельности.
Для категорий облучаемых лип устанавливают три класса норма-hibob: основные дозовые пределы (табл. 13.6), допустимые уровни, соответствующие основным дозовым пределам, и контрольные уровни (С.В.Белов и др., 1999 г.).
'	Таблица 13. б
Основные дозовые пределы облучения (извлечения из НРБ-96)
Нормируемые ве-личины	Дозовые пределы, мЗв	
	Лица из персонала (гр. А)	Лица из населения
Эффективная доза	20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет. но не более 50 мЗв в год	1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год
Эквивалентная доза за год в: хрусталике	150	15
коже	500	50
кистях и стопах	500	50
Примечание. Дозы облучения, как и все допустимые производные уровни персонала группы Б, не должны превышать 1/4 значений дтя персонала А.
Здесь доза эквивалентная — поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения. Единицей измерения эквивалентной дозы, является зиверт (Зв), имеющий размерность Джкг-1. Значение взвешивающего коэффициента для фотонов, электронов и мюонов любых энергий составляет 1, для частиц, осколков деления, Тяжелых ядер — 20.
Эффективная доза (Е) — величина, которая используется как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиационной чувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе (Н) на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани (Wt):
E = ^HWT.
Единица измерения эффективной дозы — зиверт.
Значения взвешивающего коэффициента для отдельных видов тканей и органов таковы: гонады — 0,2; костный мозг (красный), легкие, желудок — 0,12; печень, грудная железа, щитовидная железа — 0,05; кожа — 0,01.
§ 6.	Нормативы предельно допустимых уровней шума и вибрации
Нормативы предельно допустимых уровней шума, вибрапии, магнитных полей и иных вредных физических воздействий устанавливаются на уровне, который обеспечивает сохранение здоровья и трудоспособности людей, охрану растительного и животного мира, благоприятную для жизни ОПС.
Допустимые уровни шума. Образеп техники, эксплуатапия которого сопровождается повышенным уровнем шума (с максимальным уровнем звука более 85 дБа), не должен создавать шум на территории, непосредственно прилегающей к жилым зданиям, выше уровня, приведенного в табл. 13.7 (согласно ОТТ 1.1.10-99).
Таблица 7J. 7
Допустимые уровни шума, создаваемые внешними источниками на территории, непосредственно прилегающей к жилым зданиям
Время суток	• Уровни звукового давления, дБа, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц									дВа	дБа
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000		
с 7 ч	90	75	66	59	54	50	47	45	43	55	70
с 23 ч	83	67	57	49	44	40	37	35	33	45	60
Здесь — максимальный уровень звука, а — эквивалентный (по энергии) уровень звука.
Автомобиль не должен создавать внешний шум выше следующих уровней:
с полной массой до 3600 кг	—77 дБа;
с полной массой свыше 3500 кг	— 83 дБа;
с полной массой свыше 12000 кг и с двигателями
мощностью 146 кВт и выше	— 84 дБа;
Допустимые уровни вибрации
Образец техники, эксплуатация которого сопровождается вибрацией земной поверхности, не должен создавать на определенном расстоянии от образца в жилых помещениях жилых зданий общей вибрации в любом направлении (горизонтальном и вертикальном) выше уровней (табл. 13.8), установленных санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.566-96.
Таблица ТТ.б
Допустимые значения вибрации в жилых помещениях, палатах больниц, санаториев
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Допустимые значения по вертикали (горизонтали)			
	виброускорения		виброскорости	
	м/с-10 ’	дБа	м/с-1 О'4	дБа
. э	4,0	72	3,2	76
4	4,5	73	1,8	71 -
8	5,6	75	1,1	67
16	н,о	81	1,1	67
31,5	22,0	87	1.1	67
63	45,0	93	1,1	67
Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни	4,0	72	1,1	67
Примечания: 1. В дневное время допустимо превышение нормативного уровня на 5 дБ.
2.	В палатах больцип и санаториев допустимые уровни вибрации на ЗдБ должны быть меньше приведенных в таблице.
§ 7. Экологические (производственно-хозяйственные) нормативы качества
Нормативы ПДК вредных веществ дают санитарно-гигиеническую оценку состояния окружающей природной среды, но не указывают на источник вредного воздействия и не регулируют его функционирование. Этот пробел восполняют нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС) вредных веществ. На одном предприятии может быть не один, а несколько источников выбросов и сбросов. Поэтому ПДВ и ПДС устанавливаются для каждого источника загрязнения.
Предельно допустимый выброс. Под выбросом понимается поступление вещества из соответствующего источника в атмосферу (ГОСТ 17.2.1.04-77). ПДВ (г/с, т/год) устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников Для населенного пункга с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создадут концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира (ГОСТ 17.2.3.02-78).
Исходные данные для разработки нормативов ПДВ состоят из двух разделов: рельефно-климатической характеристики местности, в ко-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 330 торой располагается данный источник выброса, и технической характеристики самого источника. Кроме того, учитываются так наливаемые фоновые концентрации Сф загрязняющих веществ. Фоновая концентрация для отдельного источника выброса характеризует загрязнение атмосферы в населенном пункте, создаваемое другими источниками, исключая данный. Фоновая концентрация относится к тому же интервалу осреднения (20—30 мин), что и максимально разовая ПДК В общем случае должно соблюдаться условие С +	< ПДК. ПДВ ус-
танавливается на срок до 5 лет.
Если в воздухе городов и других населенных пунктов концентрации вредных веществ уже превышают ПДК, а значения ПДВ по причинам объективного характера предприятием не могут быть достигнуты, для таких предприятий устанавливаются временно согласованные выбросы веществ (ВСВ) и вводится режим поэтапного снижения показателей выбросов вредных веществ до значений, которые обеспечивают соблюдение ПДВ.
Предельно допустимый сброс. Сброс — поступление вещества^ находящегося в сточных водах предприятия, в водный объект.
В соответствии с ГОСТ 17.1.1.01-77 (п. 39) прд предельно допустимым сбросом (ПДС) загрязняющего вещества в водный объект понимается масса этого вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. ПДС (г/с, т/год) устанавливается санэпидемслужбой с учетом ПДК загрязняющих веществ в местах водопользования.
При сбросе нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности ПДС устанавливается так, чтобы с учето.м примесей, поступающих в водоем от вышерасположенных выпусков, сумма отношений концентрации каждого вещества (Сст-р.-С^), мг/л, в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицу: •
С С	С	J
__+ ^~СТ2	+ ^-СТп < |
ПДК, ПДК2 " ПДКп	;
Исходными данными для разработки нормативов ПДС являются:  характеристика сточных вод и характеристика приемника сточных вод,: включающая фоновые концентрации загрязняющих веществ и кате--горию водопользования.
В условиях перехода к рыночной экономике оценка результатов деятельности предприятий осуществляется практически без увязки с последствиями воздействия их на окружающую среду (ОС).
В какой-то мере этот пробел может быть компенсирован системой экологического нормирования производственной деятельности

на предприятиях. Недостатком такой системы нормирующих показателей является их необязательность при планировании прои ;водствен-но-хозяйственной деятельности предприятия.
В основу экологического нормирования на предприятиях при планировании производственно-хозяйственной деятельности с учетом экологических условий могут быть положены следующие показатели:
1.	Уровень нормативно-экологической вредности продукции, равный отношению предельно-допустимых выбросов вредных веществ к выработке продукции.
2.	Коэффициент токсичности выбросов:
где Q — концентрация i-того вещества в приземном слое воздуха.
3.	Коэффициент экологичности процесса:
Кэ = 1-К°с.
4.	Экономически допустимая затратоемкость достижений ПДВ (3 ), которая используется в качестве эколого-экономического норматива для оценки природоохранных мероприятий,
л э	mm
емк пдв ,
где 3min — минимальные приведенные затраты для сравниваемых вариантов, обеспечивающих выбросы в ОС на уровне ПДВ, при данном уровне развития НТП.
5.	Рентабельность природоохранной деятельности
R п,т, '"ос tv-ос , тус ’ К-ср.т + "об где П01Х — прибыль от реализации отходов производства, руб./год; ДУ — сокращение годового экономического ущерба, наносимого народному хозяйству в результате внедрения организационно-технических мероприятий, руб/год;
К£т- стоимость основных производственных фондов, включая фонды по сбору, хранению, заготовке и реализации отходов;
Н“б — среднегодовая сумма нормируемых оборотных средств по охране ОС, определяемая в основном стоимостью химреагентов, руб.
6.	Удельный ущерб на единицу выпускаемой продукции, или ущер1 б о емкость:
Э’
где Y — ущерб от загрязнения ОС агрессивными выбросами предприятия;
Э — объем производимой продукции.
7.	Нормативный удельный ущерб (ущербоемкость) — YH, который должен служить базой для оценки фактической деятельности коллектива по охране ОС и иметь директивный характер:
д ПДВ,
‘ где Aj — зольность топлива; .
d — показатель относительной опасности загрязнения ОС над загрязняемой территорией;
i-й ингредиент.
8.	При наличии на предприятиях нескольких источников загрязнения, связанных с выпуском продукции, учитывается степень приближения фактической ущербности продукции к нормативной величине:
где Кд н — степень достижения в отчетном году (или в плане) нормативного уровня ущербности;
Y,H, Yj — ущербоемкость j-ro вида продукции по нормативу или фактическая;
— количество j-ro вида продукции в отчетном периоде (или !
плане), в натуральном выражении.
§8. Предельно допустимые нормы нагрузки на природную среду (ПДН)
ПДН — это максимально возможные антропогенные воздействия на природные комплексы или ресурсы, при которых не происходит нарушения устойчивости экосистем.
Согласно В.И.Коробкину и Л.В.Передельскому (2000 г.), в целях опенки общей устойчивости экосистем к антропогенным воздействиям используют следующие показатели: 1) запасы живого и мертвого органического вещества; 2) эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова; 3).видовое и структурное разнообразие.
Ученые-экологи установили, что чем значительнее фитомасса (древесина, травянистая растительность и др.), тем стабильнее среда. При этом главное значение имеют фотосинтезирующие организмы, поскольку они являются не только основным источником биомассы, но и определяют пищевые условия для всех остальных звеньев экосистемы, а также в значительной степени состав воздуха.
Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем называется емкостью природной среды или экологической емкостью территории.
Регулирование качества природной среды должно начинаться с определения антропогенных нагрузок, допустимых с экологической точки зрения, а региональное природопользование должно соответствовать экологической «выносливости» территории.
Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» (1991 г.) требует, чтобы при формировании территориально-производственных комплексов, развитии промышленности, строительстве, реконструкции городов и т.д. применение ПДН предусматривалось в обязательном порядке. Предельную хозяйственную нагрузку на территориальные природные комплексы устанавливают региональные ПДН. На отдельные виды природных ресурсов, например, предельное число скота на единицу пастбищных угодий, устанавливают отраслевые ПДН.
§ 9. Критерии экстремально высокого загрязнения окружающей природной среды
Для атмосферного воздуха. Оценка статуса его экологического неблагополучия проводится в соответствии с требованиями «Критериев оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия» (1992 г.).
Степень загрязнения атмосферного воздуха устанавливается по кратности превышения ПДК. В соответствии с действующими ПДК Для оценки степени загрязнения воздуха применяются фактические
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 334-максимально-разовыс и среднесуточные конпенграпии <а последние несколько лет, но не менее чем за два года. -По каждому веществу должно бьггь не менее 200 наблюдений (проб).
В случае опенки трязнения атмосферного воздуха по максимально-разовым концентрациям для повышения надежности применяется статистическая обработка материала. Она позволяет с учетом вариа-пий концентрации получить то ее значение, которое в 95% случаев будет на уровне или ниже расчетной концентрации (С95).
- Кратность превышения (К) рассчитывается по формуле
к+^_.
ПДКМР
Опенка степени загрязнения проводится по кратности превышения максимально-разовых концентраций согласно табл. 13.9.
Таблица /3.9
Критерии оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по максимально-разовым концентрациям
Класс опасности загрязняющих веществ	Экологическое бедствие, ст, 59		.Чрезвычайная экологическая ситуация, ст. 58*	
	«К»	% измерений выше ПДК	«К»	% измерений выше ПДК
I	>5	>30	>3-5	>30
II	>7,5	>30	>5-7,5	>30
Ш	12,5	>50	8-12,5	>50
IV	20,0	>50	12,5-20	>50
* Статьи 58 и 59 Закона РФ «Об охране окружающей среды».
Когда в воздухе присутствуют вещества, обладающие эффектом суммации биологического действия, рассчитывается приведенная к Одному из суммирующих веществ коннентрапия (С95 пр):
с пдк, пдк, [ С2пдкп 2пдк2 пдк3 " пдк/
С95пр. = С.
Для комбинации суммирующих веществ оценка степени загрязнения атмосферного воздуха ведется по приведенной концентрации. При этом рекомендуется приводить сумму таких веществ к веществу, \ обладающему большей опасностью по классу.
При оценке степени загрязнения по среднесуточным концентра-. циям используются замеры посредством непрерывной аспирации (про-сасывания) воздуха в течение 24 часов или прерывистой аспирапии как минимум 4 раза в сутки через равные интервалы времени.
Опенка экологической ситуации проводится по значениям «К» и проценту измерения выше ПДК в соответствии с критериями, приведенными в табл. 13.10.
Визуальные и органолептические признаки:
появление устойчивого, не свойственного данной местности (сезону) запаха; обнаружение влияния воздуха на органы чувств человека — резь в глазах, слезотечение, привкус во рту, затрудненное дыхание, покраснение или другие изменения кожи, рвота и др. (одновременно у нескольких десятков человек); выпадение окрашенных дождей и других атмосферных осадков, появление у осадков спепифического запаха и не свойственного привкуса.
Таблица 13.10
Критерии оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по среднесуточным концентрациям
Класс опасности загрязняющих веществ	Экологическое бедствие (ст. 59 Закона)		Чрезвычайная экологическая ситуация (ст. 58 Закона)	
	«К»	% измерений выше ПДК	«К»	% измерений выше ПДК
I	>3	>20 или >7 дней подряд	2—3	>20 или >7 дней подряд
II	>5	>20 или >7 дней подряд	3—5	>20 или >7 дней подряд
III	>7.5	>30 или >7 дней подряд	5—7,5	>30 или >7 дней подряд
IV	>12	>30 или >7 дней подряд	8—12	>30 или >7 дней подряд
Для поверхностных вод суши, морских вод. Максимальное разовое содержание для нормируемых веществ 1—2-го классов опасности в концентрациях, превышающих ПДК в 5 и более раз, для веществ 3—4-го классов опасности — в 50 раз и более; появление запаха, ранее не свойственного воде, интенсивностью более 4 баллов; покрытие пленкой (нефтяной, масляной или другого происхождения) более 1/3 поверхности водного объекта при его обозримой площади до 6 км2; снижение содержания растворенного в воде кислорода до 2 и менее мг/л; увеличение биохимического потребления кислорода (БПК) свыше 40 мг/л; массовая гибель рыбы, моллюсков, раков, лягушек, водорослей, других водных организмов и водной растительности.
Для почв и земель. Содержание загрязняющих веществ техногенного происхождения в концентрациях 50 и более ПДК; наличие резких изменений (не связанных с гидрометеоусловиями), выражающихся в изреженности или повреждении посевов на площади более 50% отдельного поля; наличие несанкционированных свалок токсичных отходов.
Для радиоактивного загрязнения окружающей природной среды. При негативном воздействии на флору и фауну: массовая гибель (заболевание) рыбы и (или) других водных организмов и растений; откло-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 336 нение от нормального развития икры, личинок и молоди рыбы; сокращение и потеря мест нагула, нереста и зимовальных ям рыбы; нарушение путей миграции рыбы и других водных организмов; приобретение посторонних запахов и привкусов, несвойственных им ранее; массовая гибель (заболевание) животных, в том числе диких, при которых уровень смертности (заболеваемости) превышает среднестатистический в три и более раз; наличие изменений в состоянии лесных экосистем (не связанных с гидрометеоусловиями), выражающихся в изменении окраски хвои (листвы), несвойственной древесным и кустарниковым породам в данной местности (сезоне), опадение (дефолиация) или усыхание (десикапия) 30—50% хвои (листвы) и другие признаки природного и техногенного воздействия на лесную среду.
§10. Экологическая стандартизация и паспортизация
Стандарт — нормативно-технический документ, который устанавливает комплекс норм, правил, требований, обязательных для исполнения.
Под экологической стандартизацией понимается установление единого и обязательного для всех объектов данного уровня системы управления экологических норм и требований.
Генеральным стандартом для природоохранительной деятельности является ГОСТ 17.0.0.01-76 «Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов» (введен в действие в 1977 г.).
Система стандартов в области охраны природы (ССОП), которой присвоен общий номер 17, включает следующие подсистемы (группы): О — основные положения; 1 — гидросфера; 2 — атмосфера; 3 — дочвы; 4 — земли; 5 — флора; 6 — фауна; 7 — недра. Например, 17.1 означает «Охрана природы. Гидросфера», а группа 17.2 — «Охрана природы. Атмосфера» и т.д. Этот стандарт регулирует различные стороны деятельности предприятий по защите водных и воздушных ресурсов, вплоть до требований к аппаратуре для наблюдения за качеством воздуха и воды.
В зависимости от направления действия государственные стандарты системы охраны природы подразделяются на следующие виды: 1 — термины, классификации, определения; 2 — нормы и методы измерений загрязняющих выбросов и сбросов, интенсивность использования природных ресурсов; 3 — правила охраны природы и рационального использования природных ресурсов; 4 — методы ©пределе-
пня параметров состояния природных объектов и интенсивности хозяйственного воздействия; 5—6 — требования к средствам контроля и зашиты окружающей среды; 7 — прочие стандарты.
В полное обозначение стандарта ССОП входят индекс (ГОСТ), номер системы (17), номер стандарта и год издания. Если, например, необходимо получить информацию о существующих нормах и методах измерения выбросов вредных веществ в отработавших газах тракторных двигателей, следует в этом случае обратиться к ГОСТ 17.2.2.05-86.
Здесь «17» — номер системы, 2 — номер группы (атмосфера), следующая цифра 2 —вид стандарта (нормы и методы измерений), 05 — номер стандарта и 86 — год издания.
Стандарты, помимо государственных (ГОСТ), могут бьпь отраслевыми (ОСТ) и заводскими. Помимо них выпускаются различные правила, нормы, инструкции.
Экологический паспорт предприятия составляется в обязательном порядке в интересах охраны природы, рационального использования природных ресурсов, и улучшения здоровья человека. Его основные положения закреплены ГОСТ 17.00.04.-90 «Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения», который введем 01.07.90 г.
Базой для разработки экологического паспорта являются основные показатели производства, проекты расчетов ПДВ, нормы ПДС, разрешение на природопользование, паспорта газо- и водоочистных сооружений и установок по утилизации и использованию отходов, формы государственной статистической отчетности и другие нормативные и нормативно-технические документы.
Экологический паспорт предприятия создает реальную возможность перехода от изучения состояния окружающей среды к детальному анализу причин их загрязнения и их устранению, от оценки общего объема выбросов к удельным показателям на единицу выпускаемой продукции. При этом появляется возможность вполне корректного сопоставления указанных показателей с таковыми, достигнутыми в соответствующей отрасли среди лучших в экологическом отношении однотипных объектов (особенности составления экологического паспорта изложены в главе).
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое качество окружающей природной среды? Какой смысл вкладывается в понятие «нормирование качества ОПС»?
2. На какие группы подразделяются нормативы качества ОПС? Охарактеризуйте их.
Каковы роль и щачение экологического нормирования?
4.	Что означают аббревиатуры ПДС ПДВ, ВС В и ПДН?
5.	Какова связь между ПДК и ПДС, ПДВ?
6.	Кроме уже имеющегося предприятия, выбрасывающего в атмосферу диоксид серы, построено еще одно. Подумайте над поставленными ниже вопросами и выберите правильный ответ:
а)	Что произойдет в этом случае с ПДК?
Ответы: 1) возрастет; 2) снизится; 3) останется неизменным.
б)	Как изменится ПДВ диоксида серы для первого предприятия?
Ответы: I) увеличится; 2) снизится; 3) останется неизменным.
7.	Почему требования к качеству вод в водоемах, которые используются для рыборазведения, более жестки, чем таковые для водных объектов хозяйственно-бытового назначения?
8.	Сформулируйте принципы нормирования вредных веществ в почве В чем их особенность?
9.	Объясните понятие «емкость природной среды» или «экологическая емкость предприятия».
10.	Используя какой экологический норматив, устанавливают пределы хозяйственной нагрузки на природные комплексы?
11.	Что такое экологическая стандартизапия? Какова структура системы стандартов в области охраны природы (ССОП) ?
12.	С какой целью составляется экологический паспорт предприятия?
Глава 14. Система управления качеством окружающей природной среды
§1. Системный подход к природоохранной политике государства
Системный подход к. природоохранной политике означает обеспечение единства трех ее основных элементов —постановки целей, выбора инструментов их.реализации и учета особенностей различных системных уровней этой политики (личность, предприятие, город, регион).
Конечная цель (первый элемент) природоохранной политики достаточно ясна - это сохранение природно-ресурсного потенпиала и защита природной среды при удовлетворении потребностей экономического развития с учетом перспективных интересов общества и охраны здоровья людей.
Однако провозгласить конечную пель — пусть самую достойную — недостаточно. Необходима специальная процедура целеполагания, раскрывающая способ достижения этой цели и включающая определение:
— состава подлежащих решению задач (что делать?);
— научно технического и производственного потенциала, необходимого для их решения (кому и при помощи чего делать?)
— критериев эффективности, с помощью которых осуществляется выбор путей достижения целей и способа использования имеющегося потенциала (как делать?).
Только при соблюдении всех этих условий можно считать, что исполнитель получает четкую и реалистическую программу действий, отвечающую поставленной конечной цели. Для того чтобы эта программа не осталась декларацией благих намерений, необходимо вписать ее в живую ткань социальных отношений общества, подкрепить инструментами реализации (второй элемент). К числу таких инструментов относятся:
— нормативно-правовые (законы, постановления органов государственной власти и управления, стандарты, договоры и т.д.);
— экономические (бюджетные ассигнования, платежи за использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды, налоги, льготы по ним, система финансирования природоохранной деятельности через внебюджетные и благотворительные фонды, система премирования и т.д.);
ББК 20.1я73
Э40
Авторский коллектив: Денисов В.В., Лозановская И.Н.,
Луганская И.А., Дрововозова Т.И.,
Денисова И.А., Хорунжий Б.И., ' ; i
	Москаленко А.П., Гутенев В.В.,
, Ажгиревич А.И.
, > Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники РФ, , t . ‘профессора, доктора технических наук Денисова В.В.
Рецензенты: Каплин В.Т., заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор химических наук, профессор кафедры мелиорации и охраны вод НГМД;
Папенов К.В., доктор экономических наук, профессор зав. кафедрой экономики природопользования МГУ им. М.В. Ломоносова;
Фролов А.В., кандидат технических наук, профессор, зав. кафедрой безопасности жизнедеятельности и охраны ок -ружающей среды ЮРГТУ(НПИ)
Экология: Учебное пособие / Под ред. проф. В.В. Де-Э 40 нисова. — 2-е изд., исправленное и дополненное. — Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов-на-Дону, 2004. — 672 с. (Серия «Учебный курс»)
В книге изложены научные основы охраны среды обитания человека — основные законы экологии, учение о биосфере, принципы рационального природопользования, а также экологические аспекты устойчивого развития государства. Большое внимание уделено зашите атмосферы, гидросферы и педосферы от загрязнения, при этом сделан акцент на эколого-правовой инструментарий охраны природы. Рассмотрены вопросы экологии урбанизированных территорий, элементы экологии военной деятельности, даны реко-мендахйии по предотвращению чрезвычайных ситуаций природного и техно-гейного характера, снижению ущерба от них, указаны способы защиты населения и территорий.
Учебное пособие предназначено для студентов вузов, преподавателей и всех интересующихся проблемами сложных взаимоотношений человеческого общества и природы.
ISBN 5-241-00139-5	ББК20Ля73
©Коллектив авторов, 2004
© Оформление: Издательский центр «МарТ», 2004 © Оформление: ИКЦ «МарТ», 2004
Предисловие
На исходе второго тысячелетия нашей эры крайне обострилось противоречие между непрерывно растущими потребностями человечества в' жизнеобеспечении и способностью природы их удовлетворять. Практически все необходимое для жизни - энергию, продукты питания, различные материалы человек получает от природы. Она необходима ему и для отдыха, является источником удовлетворения эстетических потребностей.
Однако антропогенные воздействия резко и зачастую необратимо изменяют состояние природной среды. Деградаций крупных массивов земель, загрязнение Мирового океана нефтепродуктами, наступление пустынь в Африке и возникновение их в Европе, закисление поверхностных вод и почв в Европе и Северной Америке — все это и многое другое — следствия ошибок в экологической политике, вызванных отчасти невежеством, отчасти безразличием к среде обитания, а подчас и откровенно потребительским к ней отношением.
Сложные, противоречивые, всё обостряющиеся проблемы взаимоотношений между человечеством и природой, его породившей, давно уже в центре внимания и ученых и государственных деятелей, и простых людей, жаждущих жить в безопасном мире. Но для того, чтобы не просто выжить, а получить право на устойчивое развитие, человечество должно научиться жить на планете Земля по-новому.
Сегодня даже усилий всего человечества не хватит на то, чтобы сделать биосферным заповедником всю планету. Невозможно и резко свернуть экономику — это вызовет хаос, голод, нищету. Следовательно, нужно искать компромиссные решения на пути достижения двух, казалось бы, взаимоисключающих целей: обеспечения разумно ограниченных потребностей человечества и сохранения воспроизводительных сил природной среды. На рубеже тысячелетий произошло осознание новой жизненно важной потребности — экологической безопасности личности, государства, всего человечества в целом. Это стало даже более необходимым, нежели удовлетворение потребности в новых продуктах, товарах, услугах и т.п.; однако ее достижение возможно лишь при условии воспитания экологически ориентированного сознания людей и формирования у них соответствующего «экологизированного» стереотипа поведения.
Предлагаемое учебное пособие ставит своей целью рассмотреть основные аспекты проблемы обеспечения экологически безопасного существования и развития человеческого общества.
— информационные (прогресс в знаниях, информационное обес печение), обеспечивающие объективное и своевременное информа„ рование о готовых к внедрению ресурсосберегающих технологиях, об имеющихся отходах и возможностях их использования, а также содействие научному обмену и переносу -знаний между различными видами деятельности;
— социально-психологические (образование, воспитание, возрождение традиций, развитие культуры).
Третьим составным элементом природоохранной политики является учет особенностей различных системных уровней, на которых реализуется эта политика. Этими уровнями являются: личность; предприятие как основной субъект хозяйственной деятельности; город как территориальная социально-экономическая система; регион (экономический район, ТПК или область).
Основываясь на системном подходе, природоохранную деятельность можно представить в виде морфологического блока, развернутого в пространстве трех координат, каждая из которых отражает один из указанных аспектов природоохранной политики. Отдельный «кирпичик» этого блока соответствует определенному положению элементов целеполагания, инструментария природоохранной политики и условий ее реализапии (рис. 14.1). Для более удобного анализа механизма природоохранной политики рассмотрим различные проекции этого блока на плоскости координат. Представлена проекция «целеполагание — инструмент природоохранной политики». В рамках нормативно-правовых инструментов реализации природоохранной политики ставятся задачи разработки законодательных и нормативных документов, устанавливающих режим природоохранной деятельности, требования к экологической безопасности производства, товаров и услуг. Эти акты и нормативные документы должны сопровождаться соответствующими инструктивными материалами, обеспечивающими их применение на практике и являться доступными для всех заинтересованных лиц и организаций. Важной задачей является также наработка судебной практики применения природоохранных актов и формирования обычаев (общепринятых правил), заключения договоров, регулирующих вопросы природопользования, защиту прав потребителей, охрану здоровья работников и т.д.
Необходимый потенциал (ресурсы, кадры, полномочия) для решения этих задач должен находиться у органов государственной власти и управления, судебной системы и общественных организаций, включая экологические движения, общества защиты прав потребителей, профсоюзы и т.д.
Рис. 14.1. Структура механизма природоохранной политики
§ 2.	Органы экологического управления России
На государственном (иначе федеральном) уровне управление осуществляется Президентом, Федеральным Собранием, Правительством РФ и специально уполномоченными на то органами. Главными из последних являются Министерство природных ресурсов РФ, Государственный комитет РФ по охране окружающей среды (Госкомэкологии России), Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) и Министерство РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России).
Госкомэкологии РФ являлся (до мая 2000 г.) центральным органом федеральной исполнительной власти в области охраны ОПС. Имея соответствующие подразделения во всех республиках, краях, областях и городах страны, Комитет направлял и координировал всю природоохранную деятельность в стране, проводил контрольно-инспекционную работу, осуществлял информационную и воспитательную функции,.руководил заповедным фондом, участвовал в международном экологическом сотрудничестве.
Росгидромет России проводит мониторинг и контроль за состоянием ОПС, в первую очередь атмосферного воздуха и поверхностных вод. Росгидромет имеет широкую сеть наблюдательных пунктов, постов и станций.
Важнейшая задача — ликвидация последствий экологических катастроф, независимо от причины, их вызвавшей, возложена на МЧС России.
Вопросы, связанные с производством и использованием атомной энергии, решает Госатомнадзор России, контроль за пользователями недр — Госгортехнадзор; охрана атмосферного воздуха от загрязнения транспортом, санитарно-экологическая служба муниципальной милиции находятся в ведении МВД России.
На региональном уровне управление охраной ОПС ведется представительными и исполнительными органами власти, местными органами самоуправления, а также территориальными органами указанных выше специально уполномоченных ведомств.
На всех уровнях разработка обязательных для исполнения предложений по проведению мероприятий, обеспечивающих санитарно-эпидемиологическое благополучие населения, возложена на органы Министерства здравоохранения РФ. Они же осуществляют согласование разрешений на все основные виды природопользования.
На промышленных объектах гражданского и оборонного назначения для управления охраной ОПС создаются соответствующие отделы.
Указам президента РФ от 17.05.2000 г. и соответствующего Постановления Правительства РФ Госкомэкологии РФ был упразднен, а его функции переданы Министерству природных ресурсов России.
Особенностью преобразований ныне структурных природоохранных органов страны является переход на трехзвенную систему управления:
1)	федеральный уровень управления;
2)	управление по семи федеральным округам;
3)	управление по субъектам Российской Федерации (краям, об-:’ ластям и т.д.).	.	-
В августе 2000 г. завершилось формирование природоохранных органов в составе МПР РФ: создан Департамент окружающей среды и экологической безопасности, часть функций (научно-техническое; обеспечение), правовые вопросы, финансовое обеспечение, хозяйственная деятельность) передана в объединенные департаменты Министерства.
Создано самостоятельное управление государственной экологической экспертизы, осуществлено формирование объединенных комитетов природных ресурсов во всех субъектах Федерации, куда вошли так-' же местные органы бывшей Лесной службы и бывшего Госкомэколо-; гии РФ. Заканчивается формирование департаментов природных;;
g43 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ресурсов,’ в которых полностью отражена новая природоохранная со-сщвляюшая деятельности министерства.
Ожидается, что указанное министерство будет иметь новое название: Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды. В проекте Федерального закона «Об охране окружающей природной среды в Российской Федерации» определяется единственный уполномоченный федеральный природоохранный орган, в отличие От ныне действующего закона (1991 г.), когда таких органов было установлено несколько.
§ 3.	Мониторинг окружающей природной среды
Понятие мониторинга, его виды. Согласно закону РФ «О гидрометеорологической службе» (1998 г.), мониторинг ОПС — долгосрочные наблюдения за состоянием ОПС, ее загрязнением и происходящими в ней природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния природной среды и ее загрязнения.
Различают несколько видов мониторинга, По территориальному признаку выделяют локальный, региональный и глобальный (биосферный) мониторинги. По используемым методам — наземный, авиационный и космический. По методам исследований — химический, биологический, физический и другие.
Локальный мониторинг обычно ведут применительно к отдельным объектам, например, лесным, водным, горным, которые чаще всего подвержены интенсивным антропогенным воздействиям. Его конечная цель состоит в обеспечении такой стратегии хозяйствования, при которой концентрации приоритетных загрязняющих веществ антропогенного происхождения не выходят за допустимые пределы (т.е. ПДК). Разновидность локального — импактный мониторинг осуществляется, как правило, в особо опасных зонах и местах.
Региональный мониторинг — слежение за процессами и явлениями в пределах значительного по площади района, который обычно отличается от соседних по природным условиям. Это, например, природные зоны, ландшафтные комплексы, рекреационные территории вокруг городов и т.п.).
Глобальный мониторинг проводится с пелыо получения информации о биосфере в целом или об отдельных биосферных процессах, в частности, изменении климата, состоянии озонового экрана и т.п. Конкретные цели глобального мониторинга, а также его объекты определяются в ходе международного сотрудничества в рамках различных международных соглашений и деклараций.
Известно, что антропогенные изменения развиваются, в отличие от природных, гораздо быстрее и последствия их весьма опасны, поскольку они могут стать необратимыми. Поэтому важно иметь информацию об исходном состоянии изучаемого объекга до начала антропогенного воздействия. В случае невозможности получения такой информации (что часто имеет место па практике), она может быть реконструирована (смоделирована) по имеющимся данным, полученным за относительно большой промежуток времени. Это может быть сделано, например, по результатам наблюдения за составом ледников, состоянием древесных колеп, которые относятся к периоду, предшествовавшему началу заме того антропогенною воздействия, а также по данным, полученным в местах, удаленных от источника загрязнения. В этом случае проводится фоновый мониторинг или мониторинг фонового загрязнения ОС. Укажем, что природный фон — естественная концентрация или степень воздействия природных веществ и других агентов па что-либо.
Ныне создана мировая сеть станций фонового мониторинга, которая охватывает все типы экосистем: наземные (лесные, степные, пустынные, высокогорные) и водные (морские и пресноводные). Эта работа осуществляется под эгидой Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП). На территории России в 11 биосферных заповедниках расположены станции комплексного фоновогх) мониторинга; они являются частью глобальной международной наблюдательной сети.
Наземный мониторинг (табл. 14.1) проводится, во-первых, для уточнения данных, полученных с космических или авиационных аппаратов, а во-вторых, для наблюдений, которые не могут быть осуществлены другими методами. К лаковым, например, может быть отнесено определение физических или химических параметров приземного слоя воздуха и почв, растительности или вод. При этом часто используют живые организмы — биоиндикаторы. Например, по покраснению хвойных иголок можно судить о содержании в атмосферном воздухе кислых газов (SO2). Отдельные виды лишайников используют как показатели присутствия определенных загрязняющих веществ.
Таблица 14.1
Система наземного мониторинга окружающей среды (по И.П. Герасимову, 1975 г.)
Ступени мониторинга	Объекты мониторинга	Характеризуемые показатели мониторинга
Биологический (санитарно-гигиенический)	Приземный слой воздуха Поверхностные и грунтовые воды, промышленные и бытовые стоки и различные выбросы Радиоактивные излучения	ПДК токсичных вешеств Физиологические и биологические раздражители (шумы, аллергены и др.) Предельная степень радиоизлучения
345
Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование
Окончание табл. 14.1
Ступени мониторинга	Объекты мониторинга	Характеризуемые показатели мониторинга
"Геосистемный (природно-хозяйственный)	Исчезающие виды живот ных и растений Природные экосистемы Агроэкосистемы	Популяционное состояние видов Их структура и нарушения Урожайность сельскохозяйе гвен-ных культур
'""Биосферный (глобальный)	Атмосфера Гидросфера Растительность и почвенный покров, животное население	Радиационный баланс, тепловой перегрев, состав и запыление Загрязнение рек и водоемов; водные бассейны, круговорот воды на континентах Глобальные характеристики состояния почв, растительного покрова и животных. Глобальные круговороты и баланс СО;, О2 и других веществ
Авиационный мониторинг ориентирован на региональные или локальные явления. Например, он широко используется в пелях инвентаризации лесов, выявления площадей, пораженных пожарами, промышленными загрязнениями, вредителями.
Космический мониторинг позволяет составить представление об отдельных изменениях в биосфере, которые при других методах нс выявляются.
Первый экологический ИСЗ «Космос-1906» был запушен в койне 1987 г. Программа полета таких ИСЗ предусматривает получение и обработку данных дистанционного зондирования Земли, выполнение съемок ряда территорий СНГ, Антарктиды и Мирового океана. На основе космической информации ведутся планомерные широкомасштабные исследования природных ресурсов, окружающей среды, изучаются результаты воздействия на нее хозяйственной деятельности.
Спутник мгновенно может обеспечить съемку от 8 до 40 тыс. км2 земной поверхности, а за 10 мин работы — около 1 млн км2. Такой огромный объем информации обрабатывается, естественно, с применением ЭВМ. С помощью спушиковых данных изучают изменение границы тундры и лесотундры (это характеризует динамику глобального потепления), динамику и состояние лесов, определяют очаги Распространения вредителей сельскохозяйственных культур, отслеживают динамику растительности. В настоящее время в народном хозяйстве по материалам космических съемок решается около 300 различных задач, и перечень их продолжает расти.
Единая государственная система экологического мониторинга России создана с целью наблюдения за происходящими в ОПС физичес-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды Э4б'^Я кими, химическими, биологическими процессами, за уровнем s грязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, посмелей-. * ствия его влияния на растительный и животный мир, обеспечения заинтересованных организаций и населения текущей и экстренной информацией об изменениях в окружающей среде, предупреждения и прогноза ее состояния.	»,
Руководит проведением государственного мониторинга Министер, ь , ство природных ресурсов РФ, оно же является федеральным органом ‘
исполнительной власти, проводящим государственную политику в области изучения, использования и охраны природных ресурсов ’ ', Мониторинг загрязнения ОПС ведет Росгидромет. Система на-блюдений включает следующие подсистемы: 1) слежения за загряз- 'iXj нением воздуха в городах и промышленных районах; 2) слежения за W загрязнением почв; 3) слежения за загрязнением пресных и морских Ж вод; 4) слежения за трансграничным (межгосударственным) Перено-сом веществ, загрязняющих атмосферу; 5) слежения за химическим и радионуклидным составом и кислотностью атмосферных осадков и •Я загрязнением снежного покрова; 6) слежения за фоновым загрязне- <Я нием атмосферы; 7) комплексных наблюдений за загрязнением при- Я родной среды и состоянием растительности.	.
При этом выполняются три вида работ: 1) режимные наблюде- Я| ния; 2) оперативные и 3) специальные работы.	чЯ
Режимные наблюдения проводятся систематически на основе еже-: :Я годно составляемых программ на специально организованных пунк- ^Я тах наблюдения (постах, станциях, центрах).	^Я
Необходимость выполнения оперативных (срочных) работ обус-мЯ ловлена случаями аварийного загрязнения природной среды или сти- 'Я хийных бедствий. В результате должна появиться экстренная инфор-;Я мания о фактических и прогнозируемых Изменениях загрязнения ОПС, Я опасных природных явлениях, могущих серьезно угрожать жизни и Я здоровью населения и нанести ущерб окружающей среде.
Специальные работы обычно являются ответом на увеличение Я уровня воздействия того или иного антропогенного факгора на раз-|Я витие природных экосистем. К ним относится, например, монито- |Я ринг загрязнения почв пестицидами.	Я
В результате сбора, обработки, учета, хранения и распространении ния информации о состоянии ОПС и ее загрязнении формируется^™ единый государственный фонд данных, которым пользуются компе-’,|И тентные органы в процессе принятия решений.	<|Я
1 Министерство здравоохранения РФ через свою службу контроляЯ объединяет санитарно-гигиенические и. микробиологические лаббра^^И тории, в которых определяют химические, микробиологические И^Я паразитологические показатели объектов, дсуществляется контроль»™
раздел III Охрана природы и рациональное природопользование состояния атмосферного воздуха в городах и источников питьевой воды, токсикологический и бактериологический контроль территорий, складов ядохимикатов, сельхозугодий и т.д.
Государственный комитет России по недрам (Роскомнедра) обеспечивает функционирование системы государственного мониторинга геологической среды. Она связана с системами государственного мониторинга водных объектов Росгидромета и водного кадастра, Федеральной системой сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений, Российской автоматизированной информанионно-управляющей системой по чрезвычайным ситуациям, Единой информационной системой недропользования.
Российское космическое агентство проводит экологический мониторинг территорий и объектов, загрязненных компонентами ракетного топлива. Ныне создана комплексная система экологического мониторинга космодромов России, а также космодрома Байконур, расположенного на территории суверенного государства Казахстан.
§4. Экологическая экспертиза
Понятие экологической экспертизы. При осуществлении различных проектов, особенно крупномасштабных, важно предусмотреть все возможные негативные воздействия планируемой хозяйственной деятельности на природные экосистемы, элементы техносферы и, естественно, здоровье самого человека. Поэтому почти одновременно с оценкой риска отдельных инженерных систем и сооружений (например мостов) формировалась процедура, получившая название «оценка воздействия на окружающую среду» (ОВОС) или, как ее часто называют, «экологическая экспертиза».
Ныне экологическая экспертиза является важнейшим инструментом государственной политики в области охраны ОПС и управления природопользованием в РФ. Работы по ее проведению и оценке риска хозяйственной деятельности базируются на Законе РСФСР «Об охране окружающей природной среды» (1991) и Федеральном законе «Об экологической экспертизе» (1995).
Согласно последнему, «экологическая экспертиза — это оценка Уровня возможных негативных воздействий намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую природную среду и природные Ресурсы».
Заявленная цель экологической экспертизы определяет и ее главную функцию: экологическое обоснование как только намечаемых, так и уже принятых решений (для их корректировки и даже отмены,
Часть II. Управление качеством .окружающей природной среды 34g если реализация таковых может повлечь за собой негативные воздействия на здоровье населения и качество среды обитания).
Принципы, критерии и объекты экологической экспертизы. Принципами проведения экологической экспертизы являются: презумпция потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной или иной деятельности (поэтому ее инициатор должен предварительно доказать ее экологическую безопасность); первоочередность проведения государственной экологической экспертизы (только при получении ее заключения принимается решение о реализации объекта хозяйственной или иной деятельности); комплексность оценки воздействия на ОПС и ресурсы намечаемой хозяйственной или иной деятельности; обязательность учета всех требований, установленных законодательством РФ в области охраны ОПС; независимость и беспристрастность экспертов при проведении экспертизы и ответственность их за качество заключения; научная обоснованность, объективность и законность заключений; достоверность и полнота документации, представляемой на экологическую экспертизу; ответственность должностных лиц, заказчика объекта экспертизы за организацию и проведение ее; гласность проведения экологической экспертизы, учет общественного мнения по объекту экспертизы.
На уровне принятия решения: быть или не быть реализованным намечаемому виду деятельности обязательно придерживаться двух принципов:
1. Пока не доказана безвредность любого проекта, на него должен быть наложен запрет. Таким образом, экологической экспертизе придается императивный характер.
2. Из всех видов безопасности приоритет должен быть отдан Медико-биологической безопасности, т.е. обеспечение здорового и безопасного существования человека есть необсуждаемая ценность.
В последние годы развивается качественно иной подход к экологической экспертизе: ее основополагающим критерием становится степень риска нанесения ущерба окружающей среде. Это связано с тем, что прежняя концепция экологической безопасности, которая основывалась на критериях ограничения содержания вредных химических веществ (ПДК, ПДВ, ПДС), должна уступить место концепции экологического риска. Согласно этой концепции, полностью устранить отрицательное воздействие проектируемого объекта на экосистемы и здоровье населения невозможно. Поэтому принятие оптимального (с точки зрения охраны природы) решения означает экономически и социально обоснованную минимизацию указанного отрицательного воздействия.
Объектами экологической экспертизы определены: 1) проекты и технико-экономические обоснования (ТЭО) строительства и эксплУ"
349 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование зтапии хозяйственных сооружений, а также действующие предприятия и комплексы; 2) нормативно-техническая документация на создание новой техники, технологий, материалов, а также работающее оборуДование; 3) проекты нормативных и административных актов, а также действующее законодательство. При этом определены 15 наиболее опасных видов хозяйственной деятельности, которые требуют особого внимания и проведения специальных исследований. В их числе: атомная промышленность, энергетика, металлуршя, нефтехимия, нефте- и газопереработка, химическая промышленность, добыча полезных ископаемых; транспортировка нефти и газа и продуктов их переработки, производство целлюлозы и бумаги, картона; производство, хранение, транспортировка и-уничтожение боеприпасов, взрывчатых веществ и ракетного топлива; транспортировка, хранение, утилизация, захоронение токсичных и ядовитых отходов; животноводческие комплексы, птицефабрики, мелиоративные системы, крупные склады для хранения нефтяных, химических продуктов, ядохимикатов и пестицидов.
В целях предупреждения вреда ОПС, здоровью и генетическому фонду человека устанавливаются экологические требования в стандартах на новую технику, технологию, материалы, вещества, выпускаемую продукцию массового потребления. Здесь задачей экологической экспертизы является проверка соответствия этих объектов экологическим требованиям.
Виды экологической экспертизы. В зависимости от того, кто проводит экологическую экспертизу, последняя подразделяется на государственную, ведомственную, научную и общественную.
Государственная экологическая экспертиза (ГЭЭ) представляет собой, с одной стороны, самостоятельный вид экологического контроля, который государство оставляет за собой, а с другой — в определенной степени может рассматриваться как составная конкретная часть экологического прогнозирования, оценки воздействия того или ино-„ го вида хозяйственной деятельности на ОПС.
Перечень объектов, которые подлежат ГЭЭ, установлен ст. 11 Закона Рф «Об экологической экспертизе». Это, в частности, проекты комплексных федеральных социально-экономических, научно-технических и иных программ, при реализации которых может быть оказано серьезное воздействие на ОПС; проекты схем развития отраслей Народного хозяйства РФ, в том числе промышленности; проекты генеральных схем расселения, природопользования и территориальной организации производительных сил РФ, а также субъектов РФ и крупных регионов; проекты международных договоров; проекты правовых актов Рф (законы, указы Президента), реализация которых может ривести к негативным воздействиям на ОПС, и т.п.
Ведомственная экологическая экспертиза осуществляется в соответствии с приказом руководства министерства, ведомства. Ее выводы имеют силу только внутри соответствующей ведомственной стру^. туры (например, системы МСХ РФ) и при условии, что они не входят в противоречие с выводами ГЭЭ.
Научная экологическая экспертиза проводится по инициативе научных учреждений, вузов или по инициативе отдельных групп ученых.
Общественная экологическая экспертиза осуществляется по ини-' пиативе общественных объединений и проводится негосударственными структурами.
Цели общественной и государственной экологической экспертизы в принципе совпадают, однако, задачи у них разные. Как правило, общественная экспертиза призвана привлечь внимание государственных органов к конкретному объекту, широко распространить научно обоснованную информацию о его потенциальной экологической опасности, и т.п. Законом запрещается препятствовать проведению общественной экологической экспертизы. Должностные липа, виновные в этом, а также отказывающиеся предоставить необходимую для работы общественных экспертов информацию, привлекаются к эколого-правовой ответственности.
Механизмы эколого-экспертного процесса. Если исходить из концепции экологического риска, содержанием любой экологической^ экспертизы является выявление факторов, которые негативно воздействуют на ОПС и здоровье человека, и сопоставление на этой ос- ; нове альтернатив с целью выбора оптимального варианта проекта.
Эколого-экспертный процесс включает пять основных стадий: 1) назначение экспертизы и подбор членов комиссии; 2) сбор, обобщение и оценка информации; 3) формирование предварительного заключения и ознакомление с ним общественности; 4) представление заключения (после устранения поступивших замечаний) на утверждение руководству компетентного органа власти; 5) разрешение возникших споров в судебном порядке.
Экологическая экспертиза должна начинаться с определения ка- -чества природной среды, которое имело место перед началом проек- ’ тирования. Если проектируемый хозяйственный объект будет нахо-j диться в пределах города, в котором Росгидромет ведет мониторинг ; окружающей среды, то качество ее определяется по материалам последнего, а также методом биоиндикапии. В противном случае, ос- ; новным методом определения качества природной среды становится s биоиндикация.	<
Следующий этап — оценка воздействия на окружающую среду j намечаемого вида хозяйственной деятельности, а также ожидаемых
351 раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ------------------------------------------------------------- эколо1ических и связанных с ними социальных и экономических по-.бедствий в результате осуществления данною проекга.
С Предварительное заключение экспертной комиссии, подготовленное и подписанное комиссией, доводится до сведения населения, общественных объединений, заинтересованных в проекте. Закон РФ об охране ОПС (ст. 41) разрешает в ряде случаев принимать решение по результатам обсуждения или референдума.
Заключение экспертной комиссии утверждается руководителем компетентного органа власти РФ или ее субъекта (края, области и т.д.). После утверждения выводы экологической экспертизы приобретают юридическую силу. В дальнейшем контроль за исполнением требований этого заключения осуществляют органы государственного экологического контроля.
В случае вынесения экспертной комиссией отрицательного заключения материалы по объекту экспертизы должны быть доработаны и представлены на повторную экспертизу. Организации и липа, не согласные с -заключением экспертной комиссии, вправе обратиться с жалобой в тот орган, который назначил экспертизу, в вышестоящий орган, прокуратуру, народный или арбитражный суд. Административный орган, согласившись с жалобой, может отменить заключение экспертизы, одновременно назначив повторную. Народный или арбитражный суд вправе признать заключение экологической экспертизы недействительным, если усмотрит в нем нарушение действующего законодательства. По тем же основаниям прокурор в народном или арбитражном суде выносит администрации, принявшей решение, протест, предусматривающий отмену незаконно принятого заключения по экологической экспертизе.
Следует подчеркнуть, что председатель и члены экспертной комиссии несут персональную ответственность (вплоть до уголовной) за правильность и обоснованность своих заключений в соответствии с законодательством РФ.
§ 5. Система экологического контроля в России
Экологический контроль (ЭК) в целом — это проверка соблюдения предприятиями, организациями, т.е. всеми хозяйствующими субъектами и гражданами экологических требований по охране ОПС и обеспечению экологической безопасности общества.
Цель ЭК состоит в предупреждении и устранении правонарушении в области экологии и природопользования.
В настоящее время сложились две формы ЭК — предупредитель-Ная и карательная.
Часть IL Управление качеством окружающей природной среды 35^ , ------------------------------------------------------------
Предупредительная форма ЭХвключае! в себя разработку и введе ние в действие нормативов качества ОПС и рационального использо вания природных ресурсов, выдачу разрешений или лицензий (и их аннулирование) на различные виды природопользования, установление лимитов сбросов и выбросов загрязняющих веществ, лимитов хранения твердых отходов и др. Сюда же можно отнести различные виды предупреждений о необходимости проведения обязательных или необходимых в данном конкретном случае природоохранных мероприятий (например, рекультивации земель после проведения геологоразведочных работ, военных учений и др.).
Карательная форма ЭК применяется в тех случаях, когда последствия правонарушения не позволяют ограничиваться только предупреждением. Она выражается в наступлении различных видов юридической ответственности (материальной, дисциплинарной, административной, уголовной, гражданско-правовой). В качестве карательной формы ЭК может применяться пресечение экологически вредных действий, например, ограничение, приостановление или прекращение какого-либо производства (завода, цеха и др.).
Объектами ЭК являются: состояние ОПС, ее отдельных объектов, степень их изменения под влиянием хозяйственного развития; выполнение обязательных мер по охране ОПС и ее отдельных объектов; соблюдение природоохранительного законодательства.
В целом система ЭК в соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей природной среды» состоит из следующих подсистем: 1) государственная служба наблюдения за состоянием ОПС; 2) государственный экологический контроль; 3) производственный экологический контроль; 4) общественный экологический контроль.
Государственный экологический контроль (ГЭК). В отличие от государственного экологического мониторинга, который по своей сути ограничивается лишь сбором и передачей экологической информации, ГЭК решает иную задачу: добиться обеспечения всеми хозяйствующими субъектами и гражданами требований экологического законодательства и нормативов качества ОПС.
Правовой базой ГЭК являются Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» и соответствующие документы, включая «Правила осуществления государственного экологического контроля за должностными липами Минприроды и его территориальных органов», Положения о министерствах, и ведомствах, относящихся к числу специально уполномоченных на то государственных органов в области охраны ОПС.
Законом установлен круг полномочий должностных лип органов ГЭК. Они имеют право:
353 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ——---------------------------
— посещать предприятия, учреждения и организации, независимо ог форм собственности и подчинения, и знакомиться с документами, необходимыми для выполнения служебных обязанностей;
J. проверять работу очистных сооружений и установок, а также установленных природоохранных требований и нормативов;
—	устанавливать нормативы и давать разрешения на сбросы и выбросы вредных веществ;
—	назначать государственную экологическую экспертизу;
требовать устранения выявленных недостатков, привлекать виновных лиц к административной ответственности, направлять материалы о привлечении их к административной, дисциплинарной или уголовной ответственности, предъявлять иски в суд о возмещении вреда, причиненного ОПС и здоровью граждан;
принимать решения об ограничении, приостановлении, прекращении функционирования любых предприятий и объектов, а также видов деятельности в случае нарушения экологических требований.
Общий экологический контроль относится к компетенции высших звеньев государственной системы управления. На федеральном уровне — это контрольное управление Администрации Президента РФ и Правительства РФ, на региональном уровне — соответствующие органы представительной и исполнительной власти субъектов РФ.
Что касается спепиализированного ЭК, законом установлен правовой статус специально уполномоченных на то государственных органов РФ в области охраны ОПС и предоставлены им соответствующие полномочия осуществлять экологический контроль за использованием и охраной земель, недр, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, лесов и иной растительности, животного мира, а также создание и обеспечение работы государственной службы наблюдений за состоянием ОПС. В частности, по всем видам природных ресурсов в целом организация и осуществление государственного контроля возложена на Министерство природных ресурсов России. 1 оссанэпиднадзор России контролирует выполнение санитарных требований практически во всех сферах природопользования. Сюда относятся водные ресурсы и различные природные объекты и комплексы, подверженные опасности химического или бактериологического заражения.
Несмотря на имеющиеся различия, общим для всех государственных органов экологического контроля является надведомственный характер, позволяющий контролировать деятельность всех предприятий, организаций и учреждений независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности.
Производственный экологический контроль осуществляется непосредственно на предприятиях. Следует подчеркнуть, что это не госу-Экология. Уч. нос для студ. ВУЗа
дарственный контроль, который опирается на нормативные правовые акты, так как деятельность производственного ЭК регулируется внутрислужебными документами и этот вид контроля выполняется самим предприятием. Его главная задача состоит в том, чтобы удерживать негативные воздействия предприятия на ОПС в пределах установленных нормативов и, благодаря этому, избегать претензий (и соответствующих санкций) со стороны ГЭК.
К одной из разновидностей производственного ЭК, а точнее «самоконтроля», можно отнести экологическое аудирование.
Экологическое аудирование (аудит). Одним из новых инструментов в области охраны ОПС является экологический аудит, представляющий собой вневедомственную, независимую проверку и опенку документированной информации об объекте на предмет соответствия его хозяйственной деятельности определенным экологическим критериям.
Главное назначение экологического аудита (В.Л. Сидорук, 2001 г.):
—	служить инструментом анализа и описания существующего состояния ОПС;
—	определять и оценивать сильные и слабые моменты хозяйственной и иной деятельности на данной территории в области охраны ОПС;
—	определять приоритетность и привлекательность инвестиций, а также обеспечивать широкое участие общественности;
—	развить природоохранную стратегию.
В 1997 г. принята программа развития экологического аудита в России, которая включает создание соответствующих правовых, нормативных и методических документов, создание системы обучения и подготовки экоаудиторов, проведение научно-исследовательских работ и др. В качестве основных нормативных документов используются экологические стандарты ISO 14000.
Действующие в настоящее время международные стандарты серии ИСО устанавливают процедуры экологического аудита, которые обеспечивают планирование и проведение аудита системы управления качеством окружающей среды. Например, стандарт ИСО 14011 «Руководство по аудированию в области окружающей среды. Процедуры аудита. Аудирование систем управления окружающей средой», ИСО 14001 «Системы управления окружающей средой. Общие требования и рекомендации по использованию», ИСО 14004 «Системы управления окружающей средой. Общие руководящие указания по принципам, системам и средствам обеспечения функционирования» и др-
В настоящее время имеется более 60 российских фирм, имеющих федеральную лицензию (разрешение) на деятельность в сфере экологического аудита.
Экологическое аудирование осуществляется, как правило, по инициативе самого предприятия-загрязнителя. Особенностью экологического аудита является то, что он проводится не для наказания, его задачей является поиск возможностей избежать негативных последствий загрязнения ОПС, которые могут обернуться для предприятия-загрязнителя не только потерей части прибыли, но, подчас, и его закрытием.
Именно поэтому опытные руководители предприятий сами' по мере необходимости, обращаются за помощью к аудиторским организациям, специализирующимся в данном направлении; это не только позволяет такому руководителю повысить свой имидж, по в конечном итоге снижает издержки предприятия, связанные с санкциями, штрафами, налогами и т.д. Вследствие этого аудиторская проверка, хотя и оплачивается самим предприятием, тем не менее, является весьма выгодной для последнего.
Все возрастающую роль в надзоре за выполнением экологических требований занимают органы прокуратуры Российской Федерации (так называемые «экологические прокуратуры»). На них в законодательном порядке возложены такие функции, которые позволяют осуществлять надзор за исполнением законов, регулирующих экологические отношения, за всеми федеральными министерствами и ведомствами, представительными и исполнительными органами субъектов Федерации, органами местного самоуправления, органами военного управления, органами контроля (в том числе государственного экологического контроля), их должностными лицами, а также соответствием законам издаваемых ими правовых актов. Закон предписывает, что органы прокуратуры осуществляют свои полномочия независимо от федеральных и региональных органов государственной власти. Эффективность прокурорского реагирования довольно высока: так, за 1995 г. органами прокуратуры в целом по Российской Федерации было выявлено 16513 фактов нарушения экологического законодательства. По представлениям прокуроров привлечено к дисциплинарной ответственности 2867 лиц, к материальной ответственности ~ 1379 лиц, предъявлено 1577 исков о возмещении ущерба, причиненною нарушением законодательства об охране природы, на общую сумму более 25,8 млрд рублей (в ценах того времени).
В ряде городов России (например в Москве, Тольятти, Твери и др.) эффективность борьбы с правонарушителями природоохранного за-конодател[>ства резко повысилась благодаря экологической милиции. 1ак, только за 1998 г. экологической милицией Москвы возбуждено *34 уголовных дела по экологическим преступлениям, ущерб окружа-К>Щей среде от которых превысил 20 млн рублей, и пресечено более ЭД тыс. административных правонарушений в сфере природополь-
вования и благоустройства. В Тверской области зарегистрировано 214 уголовных дел ио экологическим преступлениям.
Законодательством предусматривается также общественный ж0, логический контроль, осуществляемый силами общественных организаций, объединений и движений, профессиональными союзами и трудовыми коллективами, за выполнением нормативных природоохранных требований министерствами, ведомствами, другими юридическими липами и гражданами. Общественный экологический контроль обладает важным преимуществом — реальной независимостью от государственных структур и ведомственных интересов и, кроме того, он в большей степени отражает экологические интересы населения.
§ 6.	Прогнозирование и моделирование в экологии
Понятие экологического прогнозирования. Экологическое прогнозирование — предсказание возможного поведения природных систем, определяемого естественными процессами и воздействием на них человеческой деятельности.
Одна из целей прогнозирования — сохранение природных ресурсов на высокопродуктивном уровне, в результате чего они могут быть использованы человечеством в течение неопределенно продолжительного времени.
Известны два типа экологических прогнозов (ЭП): 1) поисковый, при котором проводится определение возможных состояний явления в будущем; он должен дать ответ на вопрос: что вероятнее всего произойдет при условии -сохранения существующих тенденций? 2) нормативный, при котором осуществляется прогнозирование достижения желательных состояний на основе заранее заданных норм, пелей; он должен ответить на вопрос: какими путями достичь желаемого?
В основе ЭП лежит, прежде всего, поисковое прогнозирование с задачей возможно более точного предсказания будущего состояния явления. Это связано с тем, что в настоящее время мы можем только познать закономерности существования и развития видов, популяций, биогеоценозов и всей биосферы в целом, но, практически, еще только приступаем к управлению этими системами.
В основе ЭП лежат три источника информации о будущем: 1) оценка будущего состояния прогнозируемого явления или системы на основе опыта, аналогии с известными явлениями и процессами; 2) условное продолжение в будущее тенденций, закономерностей, которые выявлены в прошлом и хорошо известны в настоящем; 3) модель будушег0 состояния явления или системы, которая построена на основе вскрытых закономерностей и имеющихся данных.
Указанные три источника информации определяют и три способа прогнозирования: 1) экспертные оценки; 2) экстраполирование и интерполирование; 3) моделирование.
Принципы и общая схема прогнозирования природных процессов. Ныне выработаны некоторые общие принципы, необходимые для корректного подхода к экологическому прогнозированию. Таковыми, по мнению ученых, являются нижеперечисленные.
1.	Не все связи в экологической системе существенны, поэтому нет необходимости изучать и измерять их все. Однако выявить наиболее важные связи принципиально необходимо.
2.	Сама структура экосистемы, ее глубокое знание важнее для правильного прогноза, чем количественные характеристики ее компонентов (численности, биомассы и т.п.).
3.	Изменения одной переменной могут повлечь за собой неожиданные изменения других переменных и даже в другом месте.
4.	Последствия тех или иных воздействий не обязательно сказываются мгновенно и постепенно ослабевают. Более того, вполне возможно существенное запаздывание в проявлении эффекта действия того или иного фактора.
5.	Необходимо всегда ставить под сомнение стратегию изменения окружающей среды, которая сокращает ее изменчивость в пространстве или даже во времени.
Любой экологический прогноз основывается на наблюдаемых тенденциях и закономерностях рассматриваемого явления, и строить его надо не на субъективных решениях, а на основе объективных, научно обоснованных положений.
Отметим, что во временном аспекте в экологическом прогнозировании наиболее типичными являются прогнозы поисковые (без определения конкретного срока), краткосрочные (от 1 месяца от 1 года), среднесрочные (от 1 года до 5 лет) и долгосрочные (от 5 до 15 лет).
Краткая характеристика способов экологического прогнозирования. Экспертный (интуитивный) способ предсказания (метод Дельфи) основан на логическом моделировании, проводимом группой экспертов независимо друг от друга, затем сближающих свои позиции на основе специальной математической обработки результатов их прогнозов.
На основе этого метода обычно составляются прогнозы развития определенных направлений науки, региональных изменений природной среды, общие тенденции влияния проектируемого производства на среду на стадии технико-экономического обоснования проектов. ° СЩд, например, методом Дельфи был составлен еще в 1978 г. прогноз изменения климата до 2000 г. Аналогично строит свои про-гПозы знаменитый «Римский клуб». Н.Ф. Реймерс подсчитал, что
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 35& экологические Пронины, выполненные по этому способу, оправда-лись в 72% на срок до 5 лет, в 55% — на срок 6—10 лет.
Методы экстраполяции дают возможность оценить будущее состояние экосистемы по результатам наблюдений ее прошлых и настоящих состояний, при этом используются вероятностные законы изменения ее характеристик. Наряду со знанием предыстории экосистемы (например, лесостепи), необходимо иметь характеристику интересующего процесса (например, наступления леса на степь), показывающую статистическую связь между его значениями в настоящем и последующими промежутками времени.
Очевидно, что близкие по времени значения можно предсказать с большей точностью, нежели удаленные, и поэтому с увеличением времени прогноза возможность ошибки будет расти.
Относительная простота данного способа способствовала его большому распространению как в быту (например, взглянув утром на термометр за окном, можцо через несколько часов ориентироваться на ту же температуру), так и в науке (малая численность редкого животного сейчас предполагает такую же и в дальнейшем).
Так называемое прогнозирование по математическому ожиданию состоит в том, что в качестве предсказанного значения применяется математическое ожидание процесса. Определенное различие с предыдущим случаем заключается в том, что, хотя не требуется информации и предыстории явления, нужны некоторые сведения о свойствах процесса. Ошибка прогноза представляет собой отклонение процесса от среднего в определенный момент времени. При относительно малых временах прогноза первый способ явно предпочтительнее (из-за своей простоты), однако, при значительных временах второй способ дает большую точность, так как его ошибка примерно в 2 раза меньше. В экологии такой прогноз весьма часто применяется при необходимости выявления судьбы того или иного вида животного или растения, когда известны данные учета численности и тот или иной фактор, который влияет на численность (например, засуха, ведущая к снижению численности влаголюбивых форм растений).
Таким образом, прогноз можно делать и не углубляясь в исследование законов причинности исследуемых явлений, а производя операции только с их внешними проявлениями. Естественно, при этом существует принципиальный предел точности предсказания.
Подобные алгоритмы прогнозирования широко применяют в биологии. Однако биологические системы, как правило, включают в себя большое число элементов, взаимосвязанных друг с другом, возникающие же при их воздействии эффекты во многом преобразуют характеристики системы. Вследствие этого при прогнозировании состояния экологических систем необходимо объединение математических
359 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование методов и глубокого познания процессов, протекающих в природе. К таким методам в экологическом прогнозировании относят метод экологических аналогий.
Часто подчеркивается, что при выборе аналога для сравнения допустимо игнорировать второстепенные, экологически несущественные детали и ориентироваться лишь на решающие узловые моменты. При этом обязательно соблюдение принципа изоморфизма, т.е. наличия у сравниваемых объектов равного числа слагающих их компонент, однотипного их строения и взаимодействия. Поясним, что изоморфизм призван обеспечить главное — равенство или сходство в ответных реакциях объекта и его аналога на равновеликие или близкие внешние воздействия. Чем больше разница в длительности функционирования промышленного предприятия, взятого в качестве аналога, и прогнозируемого нами объекта, тем выше ценность аналога для повышения дальнодействия прогноза. В прогнозе по аналогии центральным следует считать вопрос о том, действительно ли осуществятся все те изменения у нашего проектируемого объекта, которые ранее отмечены у аналога? Вероятностный характер всех без исключения прогнозов дает основание утверждать, что динамика, развитие данного объекта не будет точной копией уже реализованной динамики, его полным аналогом, поскольку неизбежны различия в эволюционировании аналога и объекта, прошлое не может точно повториться в будущем («нельзя дважды войти в одну и ту же реку»).
Ныне все больше проявляются такие воздействия на среду, которые аналогий не имели, в частности влияния АЭС на природные комплексы и самого человека. Ранее считалось, что АЭС в основном оказывает не только радиационное, но и тепловое воздействие за счет сбрасываемой охлаждаемой, но все-таки подогретой воды. В последующем выяснилось, что крупные тепловые электростанции (ТЭС) оказывают более значительное отрицательное воздействие на атмосферу в случае использования топлива (уголь, мазут) с высоким содержанием сернистых соединений. Что же касается тепловых воздействий, сбросы АЭС по сравнению с ТЭС оказались существенно выше: так, одна из крупнейших ТЭС, Конаковская, расходует 70—90 м3/с охлаждающей воды, что соответствует стокам таких рек, как Хопер, Южный Буг, а атомная электростанция близкой мощности — 180 м3/с.
Отсюда ясно, что накопление и анализ данных, полученных в Результате промышленной эксплуатации станций, использующих различные виды топлива, позволит подойти по-новому и к прогнозам их воздействия на природные системы и человека.
На рис. 14.2 представлена общая схема организации прогнозирования природных процессов.
Рис. 14.2. Общая схема организации прогнозирования природных процессов (В.А. Резников, 1980 г.)
Моделирование в экологических исследованиях. Крайняя трудность в сборе и последующей систематизации полной информации о той или иной природной системе, особенно о степени воздействия на последнюю крупных хозяйственных объектов вызывает необходимость исследовать процессы и явления на специально созданных искусственных объектах — моделях. Последние в той или иной мере должны отражать определенные свойства реальных систем или происходящие в них процессы. Метод исследования сложных объектов, явлений и процессов путем их упрощенного имитирования (натурного, математического, логического) называется моделированием.
По сравнению с оригиналом модель упрощена, но их свойства сходны, в противном случае результаты могут оказаться недостоверными, несвойственными оригиналу.
В зависимости от задач исследования и особенностей оригинала применяются самые разнообразные модели.
Модели материальные (реальные). Примером подобных моделей могут служить обычный аквариум или террариум. Например, при проектировании масштабных мероприятий, связанных с преобразованием природы, в лабораториях строятся уменьшенные модели устройств и сооружений. На них исследуются процессы, происходящие при различных режимах тех или иных заранее запрограммированных воздействий. Такое моделирование используют, в частности, при создании крупных гидротехнических сооружений.
Модели идеальные (знаковые) — мысленные, например график или формула, и т.д.
Графические модели — это зависимости между различными процессами, представляемые в системе прямоугольных координат. Та-
кие модели, характеризующие изменение одного параметра по мере изменения другого, широко используются в физике, биологии и т.д.
В ряде случаев графические модели могут быть представлены в форме табличных моделей и наоборот. Например, если детально изу-
чить изменение запаса древесины на единице площади того или ино-
го биснеопеноза (леса) за десятилетия, выражая его приращение за каждый избранный отрезок времени (например, 6 или 10 лет) в ку-
бических метрах, то можно получить полную картину динамики роста данного древостоя, представив ее в виде системы таблиц для лесных объектов разной продуктивности, различных условий местопроизрастания, разных древесных пород и географических регионов. Такие таблицы получили название «таблиц хода роста» и фактически представляют собой модели динамики роста леса, что имеет важнейшее хозяйственное значение.
В экологии наибольшее распространение получили концептуальные и математические модели и их многочисленные разновидности (научный текст, схема системы и т.д.).
Концептуальные модели обычно представляют собой принципиальные блоковые схемы воздействия тех или иных подсистем и про-
цессов в пределах более широких систем. Примеры концептуальной модели — приведенные ранее схемы биогеоценоза, круговорота веществ, и др.
В основу математического моделирования при экологическом прогнозировании положен принцип представления сложной системы, в том числе биологической, в виде отдельных подсистем (блоков, модулей), которые связаны между собой функциональными связями, имитирующими либо поток веществ, например, загрязняющих, либо регулирующие воздействия, либо пространственные миграции, либо развитие организмов и Т Д- С помощью математических символов строится абстрактное упрощенное подобие изучаемой системы. Далее, меняя значения отдельных параметров, исследуют, как поведет себя данная искусственная систе-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 3gg ма. т.е. как изменится конечный результат. При помощи математичес-ких моделей описываются и проверяются разные варианты динамики численности популяций, продукционные процессы в экосистемах, условия стабилизации сообществ, ход восстановления систем при разных формах нарушений и другие процессы. Например, одну из математи- * ческих моделей для системы «паразит-хозяин» в динамике численности '* насекомых разработал еще в 1925 г. А. Лоткин (глава 3).	J
Проведение экспериментов с моделями на ЭВМ открыло широкие I возможности в поиске стратегий управления биологическими система- 1 ми. Моделирование на вычислительных машинах помогает совершен- .1 ствованию системы сбора исходных сведений. В частности, если мо- 1 дель содержит нереалистические предположения, то картина на выхо- | де ЭВМ позволяет понять, как следует упорядочить эксперименты й 1 наблюдения для получения необходимой количественной информации. J
Такие модели, как «хищник-жертва» весьма полезны при плани- 3 ровании рыбного, китобойного, охотничьего промыслов, поскольку Ц изъятие части популяции диких животных с экологических позиций 1 может рассматриваться как аналог природного хищничества. Пре- Ц дельная степень эксплуатации (промысла), которую способна выдер- Я жать популяция, различна у разных видов. Поэтому необходимо вов- Я ремя заметить признаки, появление которых свидетельствует о том, Я что изъятие особей из популяции приближается к предельно допусти- Я мому уровню, после которого может быть нарушена ее воспроизво- Я дительная способность. Так, в реальной действительности прояви- Я лись предсказанные моделями симптомы гибельного перепромысла Я синих китов: сокращение доли беременных самок, резкие изменения Я кривых выживания, снижение размеров уловов, неспособность попу- Я ляции быстро восстановить численность после прекращения промыс- Я ла в 1967 г. Ныне синие киты внесены в Красную книгу-	'Я
Вполне очевидно, что математические модели являются непол- Я ным абстрактным отображением реального мира. При отсутствии Д реальных моделей математический подход является весьма отвлечен- Я ным, но при его исключении бывает трудно уловить общий смысл Д реальной модели. Поэтому в изучении проблем охраны окружающей Я среды и рационального использования природных ресурсов реальные Я (материальные) модели и знаковые (идеальные) используются па-Я раллельно, дополняя и обогащая Друг друга.	Я
Вопросы для самоконтроля	Я
I.	Какова структура государственных органов охраны окружаюШеИ^Л среды в России?	^Я
2.	Что такое мониторинг окружающей природной среды? Перечислите виды мониторинга, дайте их краткую характеристику.
3.	Каковы цели Единой государственной системы экологического моли горинга? Какие подсистемы входят в нее?
4.	Какова юридическая база экологической экспертты? Перечислите ее принципы, критерии и объекты.
5.	В чем суть концепции экологическою риска? Какие регионы страны вы можете отнести к зонам повышенного экологического риска?
6.	Раскройте механизм эколого-экспертного процесса.
7.	Что такое экологический контроль и чем он отличается от экологической экспертизы?
8.	Охарактеризуйте виды экологического контроля. Что понимается под государственным экологическим контролем?
9.	В чем состоит различие между производственным экологическим контролем и экологическим аудитом?
10.	Каковы роль и зна чение общественного экологического контроля?
11.	Что такое экологическое прогнозирование? Охарактеризуйте способы прогнозирования.
12.	Какова роль моделирования в экологических исследованиях?
13.	Почему метод математического моделирования широко применяется при решении экологических проблем?
Глава 15. Эколого-гравовой инструментарий / рационального природопользования и охраны окружающей среды
§1.	Правовые основы охраны окружающей	'
природной среды и природопользования	i
Первым известным законом об охране окружающей среды счита- ' ется эдикт 1273 г., запрещающий использование каменного угля для i отопления жилищ Лондона. В России можно отметить ряд указов ! Петра I, направленных на охрану, рациональное использование и вое- ; становление лесов, запрещение браконьерских способов ловли рыбы >’ и др. В истории развития экологического законодательства после- J дняя треть XX века отмечена рядом постановлений, направленных на j улучшение экологической ситуации в отдельных регионах: бассейны рек Волги, Урала, Каспийское море, Байкал и др.
В современной России право человека на благоприятную ОПС и достоверную информацию о ее состоянии, а также обязанность каждого сохранять природу и бережно относиться к ее ресурсам закреп-лены Конституцией РФ (1993 г).
Современная структура системы экологического права сочетает пра- ’ вовое регулирование природопользования по объектам с функциональным регулированием охраны ОПС и экологической безопасное- < ти (рис. 15-1).	.
Рис. 15.1. Система экологического права РФ
Понятие «экологическое законодательство» включает систему законодательных актов, принятых органами законодательной власти РФ и ее субъектов, а также любых других нормативных правовых актов, регулирующих общественные отношения в области экологии.
Источники экологического права, образующие экологическое законодательство, представлены на рис. 15.2.
В основе системы экологического законодательства лежит Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002 ст. 16), который охватывает все аспекты природопользования.Однако не отменены и многие положения ранее принятого (1991) Закона РФ «Об охране окружающей и природной среды»
Рис. 15.2. Источники экологического права РФ
§ 2.	Сохранение здоровья человека — цель современного экологического законодательства России
. Человек, охрана его жизни и здоровья от неблагоприятного воздействия ОПС, вызванного экономикой, является центральной те-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды з§6 мой Закона РФ об охране ОПС. В нем человек предстает не только как субъект активной преобразовательной деятельности, но и как объект воздействия отрицательных последствий собственной хозяйственной деятельности. Впервые в экологическом законодательстве и конкретно в данном Законе выделен особый раздел, где характеризуется право граждан на здоровую и благоприятную ОПС. Это право раскрывается как сложный эколого-правовой комплекс, который включает три аспекта’ экологических прав человека: на здоровую среду, на благоприятную для жизни среду, на активное участие в охране ОПС. Разумеется эти права останутся просто декларацией, если не будут обеспечены реальными гарантиями их выполнения. Таковыми служат утверждаемые государством нормативы предельно допустимых вредных воздействий на окружающую среду и здоровье человека, а также существующая система экологического контроля за их соблюдением и ответственности за их невыполнение.Право граждан на охрану здоровья от неблагоприятного воздействия ОПС, юридически оформленное в статье 11 упомянутого Закона, относится к числу важнейших субъективных прав граждан. Оно определяет показатель качества жизни человека и степень демократичности современного общества.
Основными путями охраны здоровья граждан в соответствии со ст. 2 Основ законодательства РФ об охране здоровья граждан являются: 1) соблюдение прав человека и гражданина в области охраны здоровья и обеспечение связанных с этими правами государственных гарантий; 2) приоритет профилактических мер в области охраны здоровья граждан; 3) доступность медико-санитарной помощи; 4) социальная защищенность граждан в случае утраты здоровья; 5) ответственность органов государственной власти и управления, предприятий, учреждений и организаций независимо от формы собственности, должностных лиц за обеспечение прав граждан в области охраны здоровья.
Перечисленные возможности, которыми теперь располагают граждане в соответствии с действующим законодательством, могут реализовываться ими с помощью пелого ряда мер обеспечения их права на охрану здоровья от неблагоприятного воздействия ОПС. Они включены во вторую часть статьи 11 Закона.
При анализе действенности этих мер следует иметь в виду, что многие из них подкрепляются не только указанной, статьей, но и другими статьями Закона: нормирование качества ОПС (статьи 19-31); страхование граждан (ст. 18), образование общественных фондов помощи (статья II, ч. 2); возмещение в судебном или административном порядке вреда, причиненного здоровью граждан в результате экологического и других воздействий на него, в том числе последствий аварий и катастроф (ст. 12); государственный контроль за состоянием ОПС и соблюдением
^57 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование природоохранительного законодательства (статьи 64-69); привлечение к отве1ственности лиц, виновных в нарушении требований обеспечения бе {опасности населения (статьи 13, 75-80).
Меры обеспечения права граждан на охрану здоровья от неблагоприятного воздействия ОПС реализуются на основе и других законов, например, Закона РСФСР от 19.04.91 г. «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», Закона РФ от 11.11.94 «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» и Закона РФ «Об экологической экспертизе» от 19.07.95.
К ним может быть отнесен и Закон РФ от 07.02.92 «О защите прав потребителей»,,установивший, в частности (ст.5, и.5), что «...товары (работы, услуги), на которые в законодательных актах или стандартах установлены требования, направленные на обеспечение безопасности жизни, здоровья потребителей и охраны окружающей среды, предотвращение причинения вреда имуществу потребителей, и средства, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья потребителей, подлежат обязательной сертификации в установленном порядке. Реализация товаров, выполнение работ и оказание услуг без сертификата, подтверждающего соответствие товаров (работ, услуг) указанным в п.1 настоящей статьи требованиям, запрещается».
Законодательные акты сопровождаются и рядом подзаконных. К последним, для примера, можно отнести распоряжение Правительства РФ от 10.08.93 № 1425-Р «О создании государственной системы наблюдения, оценки и прогнозирования состояния здоровья населения в связи с состоянием среды его обитания». ,
Приведенные примеры говорят о том, что в праве граждан на охрану здоровья от неблагоприятного воздействия ОПС отражается идея ориентации всей современной экологической политики российского государства на охрану жизни, здоровья человека как главной социальной цели указанной политики. Именно такая идея закреплена в Декларации прав и свобод человека и гражданина, принятой ВС рФ 22.11.91 г. и стала юридическим требованием Конституции Российской Федерапии.
§ 3.	Особенности экономического механизма охраны окружающей среды
Разгосударствление подавляющего большинства предприятий, создание различных форм собственности, включая частную, не приве
ли в целом по России к снижению сбросов и выбросов *агря шяютцих веществ. Из этого следует, что в период продолжающегося реформирования политической и социально-экономической системы в целях успешного осуществления природоохранной деятельности необходимо: 1) сочетать методы прямого государственного управления с методами экономического регулирования; 2) проводить замену действующих элементов административной системы управления на рыночные механизмы в сфере природопользования только после того, как будут введены в действие соответствующие нормативно-правовые акты (В Д Ермаков и др., 1997 г.).
Ныне в России реализуется экономический механизм охраны ОПС, соответствующий критериям переходного периода к рыночной экономике. Главная его особенность состоит в ориентации не на плановое централизованное финансирование природоохранной деятельности, а в основном на экономические методы его регулирования и стимулирования.
Новый экономический механизм, тем не менее, не отвергает элементы административного управления. Так, в качестве обязательных элементов предусматриваются включение экологических требований в процедуру опенки принимаемых хозяйственных решений, нормирование качества ОПС (ПДК, ПДУ, ПДВ, ПДС), ведение природоресурсовых кадастров, проведение государственного и ведомственного контроля, юридическую ответственность за допущенные экологические правонарушения. Но наряду с этим внедряются и новые экономические стимулы: плата за пользование природными ресурсами, плата за загрязнение ОПС, экологические фонды, экологические льготы, экологическое страхование и др. (рис. 15.3).
Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» определил основные задачи экономического механизма природоохранной . деятельности в России: 1) установление лимитов использования природных ресурсов, выбросов и сбросов загрязняющих веществ, 2) установление нормативов платы и размеров платежей за использование природных ресурсов, выбросы и сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов и другие виды вредного воздействия; 3) внедрение комплекса мер по экономическому стимулированию , (поощрению) охраны ОПС; 4) реализация эффективной системы штрафов за нарушение природоохранного законодательства и обя-^ зательного возмещения вреда, причиненного окружающей среде и i здоровью человека.	J
Рис. 15.3. Структура экономического механизма охраны ОПС (В.В. Петров, 1995 г.)
§ 4.	Лицензия, договор и лимиты на природопользование
Краеугольным камнем в структуре нового экономического механизма охраны окружающей среды и рационального природопользования являются такие экономические рычаги, как лицензия, договоры и лимиты. При их введении реализуется принцип: «хозяйствующий субъект обязан платить за природные ресурсы».
Лицензия (или разрешение) — документ, выданный специально уполномоченными на то органами (Министерство природных ресурсов) и Удостоверяющий право его владельца на использование в определенный период времени (обычно 1 год) природного ресурса (земель, вод, недр и ДР-)» я также на выбросы, сбросы и размещение твердых отходов.
Лицензия на комплексное природопользование включает следую, шую информацию: I) перечень используемых природных ресурсов лимиты и нормативы их расхода и изъятия; 2) нормативные платы за охрану и воспроизводство природных ресурсов; 3) перечень, нормативы и лимиты выбросов (сбросов) загрязняющих веществ и размещение отходов; 4) нормативы платы за выбросы (сбросы) загрязняю-щих веществ и размещение отходов; 5) экологические требования
ограничения, при которых разрешается хозяйственная и иная Дея-11 дельность.	J
Выдаче лицензии предшествует установление лимитов на природа-пользование, представляющих собой установленные предприятиям- | природопользователям на определенный срок объемы предельного J использования (изъятия) природных ресурсов, выбросов и сбросов 1 загрязняющих веществ в окружающую среду и размещения отходов | производства.	|
Получив лицензию и пройдя экспертизу на предполагаемую дея- а дельность, природопользователь (промышленное предприятие, фер- | мерское хозяйство, воинская часть и т.п.) в обязательном порядке j заключает договор о комплексном природопользовании. В этом доку- | менте содержатся условия и порядок использования природных ре- 1 сурсов, права и обязанности природопользователя, размеры плате- 1 жей за пользование природными ресурсами, ответственность сторон ,1 (государства и природопользователя) и механизмы возмещения воз- 1 можного вреда, причиненного природной среде.	1
Таким образом, лимиты, лицензия и договор на комплексное | природопользование, будучи, с одной стороны, элементами системы а экологических ограничений со стороны государства (административ- 1 ное управление), выполняют, с другой стороны, и экономические Я функции, побуждая природопользователя при помощи «рубля» бе-fl режнее относиться к природной среде.	Ц
§5. Плата за использование природных ресурсов Я и загрязнение окружающей среды	fl
Принцип платности природопользования широко применяется в! ряде экономически развитых стран; успешной его реализации за рубе-Я жом способствовала прежде всего соответствующая нормативно-пра-Я вовая база, регулирующая, в частности, вопросы управления и конт-Я роля в сфере экологии.	Я
Система платежей за природные ресурсы в России начала форми-Я роваться в 70-е г. прошлого века. Элементами этой системы стано-fl вились: попенная плата в лесной промышленности, плата за водные йЯ земельные ресурсы и др.	Я
13 1991 году принцип «платности использования ресурсов» впервые был •закреплен в Законе «Об охране окружающей природной среды» (ст. 20)
Цели введения платного природопользования: 1) рациональное и комплексное использование природных ресурсов; 2) улучшение охраны окружающей среды; 3) выравнивание социально-экономических условий хозяйствования при использовании природных ресурсов; 4) финансовые интересы государства.
Согласно Закону РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г., статья 16). плата за природные ресурсы взимается: 1) за право использования природных ресурсов в пределах установленных лимитов; 2) за сверхлимитное и нерациональное использование природных ресурсов; 3) на их воспроизводство и охрану. При этом право определения и применения нормативов платы за использование природных ресурсов предоставлено Правительству России.
Плата за право пользования природным ресурсом является налогом за природопользование и включена в налоговую систему.
Плата за нерациональное использование природных ресурсов — это форма экономической ответственности природопользователя за ущерб, причиненный в результате несоблюдения норм и правил охраны природных ресурсов и их рационального использования. Иначе — это штрафные санкции в повышенном размере за нерациональное использование ресурсов.
Плата за воспроизводство и охрану природных ресурсов — это компенсация затрат организаций и ведомств, осуществляющих воспроизводство и охрану отдельных видов природных ресурсов. Этот вид платежей включается в себестоимость продукции.
Средства, полученные в виде платы за право пользования природными ресурсами, поступают в федеральный бюджет, бюджеты субъектов РФ и местные бюджеты.
Важно подчеркнуть, что внесение платы за природные ресурсы, включая платежи за сверхлимитное природопользование, не освобождает природопользователя от необходимости выполнения мероприятий по возмещению вреда, причиненного экологическим правонарушением, и выполнению мер по охране и воспроизводству природных Ресурсов.
Плата за загрязнение ОПС реализует принципы платности природопользования и экономической ответственности за нарушение природоохранного законодательства и является одним из экономических Методов управления в сфере природопользования.
По своей экономической сути указанный вид платы за загрязнения представляет собой возмещение части экономического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросов загрязненных сточных вод в поверхностные и подземные объекты, а
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 372 также размещения отходов (в соответствии с принципом «загрязни- 1 тель платит»). Предусматривается, что данный вид платы должен быть I главным источником получения средств, которые необходимы цдд я компенсации ущерба от загрязнения ОПС, выполнения работ по лик- О видации последствий загрязнения, а также обеспечения повышения Я экономической заинтересованности и ответственности природополь-ювателей в выполнении нормативов экологических требований. . 1
Прежде чем установить предприятиям платежи, местные и регио- I нальные органы власти устанавливают для них лимиты выбросов (евро-сое/	|
В соответствии с нормативными правовыми документами норма- I тивы платы зависят от размера загрязнения и подразделяются на три 1 вида: 1) в размерах, не превышающих нормативы предельно допус- J тимых выбросов, сбросов загрязняющих веществ и размещения твер- .1 дых отходов; 2) в пределах установленных лимитов (выбросов, сбро- 1 сов, размещения отходов); 3) за сверхлимитное загрязнение ОПС. я
В случае аварийного загрязнения, значительно превышающего я негативные воздействия производства, работающего в штатном ре- д жиме, органы охраны природы и прокуратура могут предъявить соот- Ц ветствующие иски виновным.
Определение платежей за загрязнение ОПС выполняется по каж- j| дому загрязняющему ингредиенту (пыль, SO2, NO2 и т.д.), а затем л результаты суммируются (более детально вопросы определения платы я за загрязнение ОПС рассмотрены в главе 20).	Я
Важно указать, что размеры платежей за загрязнение ОПС могут Я быть заметно снижены, если хозяйствующим субъектом обеспечивает-' Я ся повышение экологической безопасности выпускаемой продукции, Я снижение концентрации загрязняющих веществ, сокращение объема Л потребления природных ресурсов, объемов выбросов и сбросов загряз- Ц няющих веществ, а также размещения твердых отходов.	Я
§ 6. Экономическое стимулирование	
природоохранной деятельности	Л
Тенденция сокращения вмешательства государства в экономику, Я с одной стороны, и необходимость перехода от политики ликвидации  уже нанесенного ущерба окружающей среде к предотвращению тако- Я вого, с другой стороны, привели к усилению роли экономических-И рычагов охраны окружающей среды, имеющих целью оказать стиму-лируюшее влияние на поведение загрязнителя и обеспечить сбор фи-Д нансовых ресурсов, необходимых для осуществления мер по охране» окружающей среды.
Для усиления природоохранной деятельности нужно создать ме-хянизм экономического стимулирования охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Прежде всего следует разработать требования к формированию и функционированию этого механизма. К этим требованиям относятся:
1.	Ориентация деятельности отраслей, объединений, предприятий на конечные результаты, т.е. улучшение качества окружающей среды, снижение и предотвращение ущерба от загрязнения природной среды.
2.	Эколого-экономическая оценка природных ресурсов и ущерба от загрязнения окружающей природной среды (ОПС) в региональных системах.
3.	Установление норм платы за использование природных ресурсов и сверхнормативное загрязнение ОПС.
4.	Строгий учет и контроль за фактическим состоянием ОПС и соблюдением нормативов.
5.	Создание экономической заинтересованности и ответственности предприятий, объединений и региональных органов в рациональном использовании природных ресурсов и охране ОПС.
6.	Установление обоснованных соотношений между сокращением вредных выбросов и размеров стимулов, выделяемых предприятиям.
7.	Установление дифференцированных размеров экономического стимулирования и штрафных санкций на отрасли, предприятия и ответственных за нарушение экологического равновесия в природе лиц.
Исходя из требований к эколого-экономическим показателям в системе планирования экономического стимулирования природоохранной деятельности как механизма повышения эффективности общественного производства, назрела необходимость в организации регионального фонда охраны окружающей среды.
В соответствии с Постановлением № 632 (1993) Правительства РФ определен механизм стимулирования охраны ОПС в регионе (рис. 15.4). Распределение фонда охраны ОПС объединения между входящими в него предприятиями производится в фонд развития науки и техники ДЛя финансирования разработки и внедрения технических природоохранных мероприятий, в фонд материального поощрения для премирования работников предприятий за улучшение природоохранной деятельности. Такой подход дает возможность существенно усилить стимулирующую роль природоохранных мероприятий в повышении эффективности общественного производства, поскольку он позволит лее полно осваивать средства, выделенные на охрану природы, и °лее эффективно использовать действующие фонды.
Рис. 15.4. Схема организации стимулирования охраны окружающей среды в регионе
I.	Вины экологических налогов:
1 Налоги на выброс (сброс, складирование) загрязняющих веществ окружающую среду. Они базируются на количестве и качестве выбрасываемых загрязнителей. Налоги на выброс имеют, как правило, более выраженную финансовую цель, т. е. сбор средств для увеличения инвестиций, направляемых на охрану окружающей среды.
К сожалению, очень большое количество загрязняющих веществ трудно или невозможно контролировать имеющимися в распоряжении административных структур техническими средствами, что снижает регулирующую роль налогов с установленными на них ставками. Однако для пелей сбора финансовых ресурсов для осуществления экологических программ они достаточно эффективны. Эта эффективность может быть повышена, если на региональном уровне будет дано право корректировать ставки налогов, исходя из экологической ситуапии и средств, необходимых для финансирования экологических программ по её улучшению.
2.	Налоги на пользование представляют собой оплату расходов коллективных или коммунальных систем сброса и очистки от загрязнения. Ставки налогов могут быть едиными или дифференцированными в зависимости от количества и качества очищаемых сточных вод или размещаемых отходов. Эти налоги следует рассматривать скорее как оплату услуг по уменьшению загрязнения, чем как экономический механизм охраны окружающей среды. Однако применение таких налогов позволяет достаточно полно покрывать расходы за счет конкретных загрязнителей. В отдельных случаях, в основном при размещении отходов, очень высокие ставки налогов могут привести к нелегальному захоронению отходов, поэтому частично расходы должны покрываться за счет дотаций из бюджета.
3.	Налоги па продукцию — добавочный налог к ценам на продукцию, которая загрязняет окружающую среду на стадии производства или потребления. Налоги на продукцию базируются на отдельных характеристиках продукции (например, налог на содержание серы в нефти) или на самой продукции (налог на нефть, на смазочные масла, на батарейки, на одноразовую тару для напитков). Налоги на продукцию имеют как стимулирующую цель, так и цель сбора финансовых средств.
Стимулирующая цель реализуется, когда увеличение цены за счет налога сокращает потребление продукции, что достигается при эластичности спроса от цены. Доходы от налогов на продукцию также могут использоваться для финансирования мер по предотвращению пли ликвидации загрязнения, связанного с экологическими характеристиками продукции, или для финансирования других мероприятий 0 охране окружающей среды.
4.	Дифференцированные налоги могут быть рассмотрены как специальная форма налога на продукцию. комбинирующая положительный и отрицательный добавочные налоги (надбавка и скидка к цене) соответственно на загрязняющую продукцию (товар) и альтернативную продукцию, экологически чистую или экологически грязную.
5.	Административные налоги в основном представляют собой плату (взнос) за регистрацию продукции и контроль. Административный налог схож с налогом на продукцию. Они позволяют частично финансировать деятельность администрации, тем самым ускоряя регистрацию и проведение контроля.
П. Субсидии — общий термин для различных форм финансовой помощи, которая выступает как стимул для загрязнителя изменять его поведение и которая оказывается фирмам для приведения уровня их воздействия на окружающую среду в соответствие с установленными для них стандартами. Существует несколько видов финансовой помощи:
1.	Гранты — не подлежащая возврату форма финансовой помощи, оказываемая загрязнителю, если он обязуется в конкретные сроки принять конкретные меры по уменьшению уровня загрязнения окружающей среды.
2.	Льготные кредиты — это кредиты, которые выдаются загрязнителям, если они осуществляют конкретные природоохранные меры; норма процента по ним установлена ниже рыночной.
3.	Налоговые льготы — ускоренная амортизация или другие формы освобождения от уплаты налогов или снижение налоговых ставок, если загрязнитель осуществляет определенные природоохранные меры.
Ш. Система возврата задатка. В системах возврата задатка добавочный налог (задаток) включается в пену продукции, являющейся потенциальным загрязнителем. Если удается избежать загрязнения ОПС посредством повторного использования такой продукции (на-, пример, многоразовая тара) или она поступает в системы сбора отходов, то следует возврат добавочного налога (задатка).
IV. Принудительные стимулы. Эта категория экономического ме-  ханизма представляет систему санкций и штрафов, применяемых к загрязнителю в случае его несогласия с установленными правилами. Это могут быть принудительные обязательства, которые представля- . ют собой плату, взимаемую административными структурами с загрязнителя априори в надежде на согласие с установленными прави-. лами. Если согласие достигнуто, то взысканная сумма подлежит возврату. К принудительным стимулам относится и система штрафов за нарушение правил и стандартов. Если предприятие-загрязнитель не< подчиняется установленным правилам, то на него налагается штраф».;
Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование величина которого зависит от прибыли, незаконно полученной за-гря знителем в ре зультате нарушения требований.
В решении вопросов совершенствования экономического механизма охраны природы и природопользования, особенно в условиях перехода России к рыночной экономике, большой интерес представляет изучение и критический анализ методов стимулирования природоохранной деятельности в развитых странах. Показательно, что еще в начале 60-х гг. указанные страны имели централизованные административные системы управления охраной ОПС, которые базировались на национальных законодательных базах. Позже в США. и в других странах наряду с административными мерами начали широко применяться экономические рыночные регуляторы, в частности:
—	прямые инвестиционные субсидии, которые покрывают часть расходов на разработку новых природоохранных и ресурсосберегающих технологий. Например, во Франции они покрывают до 50% затрат на приобретение природоохранного оборудования и создание природоохранных сооружений; в Швеции они предоставляются на 5 лет и могут покрыть до 25% инвестиционных расходов на оборудование по очистке от загрязнений;
—	предоставление государственных низкопроцентных, беспроцентных и гарантированных ссуд на приобретение и монтаж оборудования, способствующее улучшению и восстановлению'качества ОПС, а также выдача субсидий на выплату процентов для заинтересованности природопользователей в целевых природоохранных займах;
—	предоставление долгосрочных займов с низкими процентными ставками платежей (например, в Канаде — до 10 лет, в Финляндии — до 30— 50 лет), покрывающих до 70% стоимости природоохранного проекта;
—	выдача субсидий для капиталовложений в энергосберегающие технологии, особенно в целях снижения количества сжигаемого органического топлива;
,	— система налоговых льгот: на расходы по научно-исследователь-
ским и опытно-констукгорским работам (НИОКР) в области охраны ОПС, на расходы, связанные с контролем загрязнения воздуха (США), скупкой, установкой и эксплуатацией природоохранного оборудования.
В систему льгот включают:
—	снижение ставок налога. Например, в Канаде при приобретении природоохранного оборудования НДС снижается на 12%;
снижение базы налогообложения. В частности, разрешение ускоренной амортизации дает возможность списать оборудование за два г°Да, а в Японии самортизировать в течение года до 50% стоимости пРиР°Доохранного оборудования;
— предоставление инвестипионного налогового кредита, т е 1 уменьшение суммы уже начисленного налога на прибыль. Напри- 1 мер, в США из суммы начисленного налога на прибыль вычитается I 6% стоимости капитальных вложений в машины и оборудование со 1 сроком амортизации 3 гола и 10% капитальных вложений в остальные 1 виды машин, оборудования, зданий и сооружений,	i
Считается, что налоговые льготы наиболее приемлемы в неста- я бильных экономиках; в свою очередь, в стабильных экономиках чаще находят применение ссуды и субсидии. Мировой опыт показывает, | что наиболее эффективно сочетание налогового и кредитно-денеж- I кого регулирования. Кроме чисто фискальной функции налоги спо- i собны стимулировать внедрение достижений научно-технического про- | гресса, наиболее рапиональное использование финансовых и при- 1 родных ресурсов, а, следовательно, стимулируют экономический рост | и эффективность производства. Это достигается четко продуманной .1 системой налогообложения, которая выполняет роль не только эко- -1 номического «кнута», но и экономического «пряника»; последнее >1 особенно важно для стимулирования научно-технического прогресса '1 в области охраны окружающей среды и природопользования. и
Довольно высокая эффективность налоговых систем в области при- Я родопользования и охраны природы в странах .Запада в первую оче- я редь, по мнению ряда специалистов, обусловлена хорошо разрабо- Я тайной методикой исчисления налоговой базы и ставок, а также ши- л роким использованием налоговых льгот. Применение последних л основывается на концепции прямой зависимости между понижением л налогов и стимулированием активности производителей в необходи- Я мом направлении. При этом считается, что снижение налогов помо- 9 гает в перспективе сбалансировать государственный бюджет, поскольку Я временное недополучение доходов в нем будет в последующем ком- Я пенсировано ростом доходов в результате повышения темпов роста Я экономики.	Я
Хотя льготное налогообложение, направленное на стимулировани&Д НТП, имеет достаточно давнюю историю с конца 50-х годов XX столе- Я тия, в нашей стране оно начало реализовываться значительно позже. Я
Закон РФ «О налоге на прибыль предприятий и организаций» (от» 16.07.92 и последующие редакции) и Инструкция Государственной^ налоговой службы РФ от 06.03.92 № 4 «О порядке исчисления и упла-аЯ ты в бюджет налога на прибыль предприятий и организаций» устано-;Д вили, что при исчислении налога на прибыль последний может бьпъ-Я снижен на сумму в размере до 50% от капитальных вложений произ- Я Бедственного назначения, в том числе и на природоохранные меро-|Ш приятия. При этом предусмотрено и включение долевого участия,
279 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование том числе на реализацию мер и программ по охране природы и вос-оИ шодству природных ресурсов, гарантированному уменьшению выбросов и сбросов загрязняющих веществ, внедрению экологически чистых мало- и безотходных технологий, использованию вторичных ресурсов, а также выпуску экологически чистой продукции.
Помимо этого, в упомянутом Законе РФ указывается, что при определении налогооблагаемой прибыли должна быть исключена прибыль, направленная на строительство, реконструкцию и обновление производственных фондов, освоение природоохранной техники и технологий.
В соответствии с Законом РФ «О налоге на имущество предприятий» 1992 г. и его последующими редакциями из обложения налогом исключается стоимость объектов предприятия, которые используются для охраны природы.
На основании Закона РСФСР «О подоходном налоге с предприятий» от 20.01.91 налогом не облагаются взносы в экологические, оздоровительные и образовательные фонды.
Налоговым кодексом РФ (31.07.98), его статьями 66—68, для стимулирования нововведений в природоохранной деятельности предприятиям может быть предоставлен инвестиционный налоговый кредит па срок от 1 до 5 лет на сумму кредита, составляющую до 30% стоимости приобретаемого оборудования.
Закон РФ «Об охране окружающей среды» своей статьей 14 установил довольно широкие возможности для экономического стимулирования природоохранной деятельности. Так, вводится система дополнительных налоговых льгот при реализации малоотходных и безотходных технологий и производств, использовании вторичных ресурсов, выпуске экологически чистой продукции, машин и оборудования, приборов для контроля за состоянием окружающей среды, проведением НИОКР природоохранного направления и осуществлении мероприятий, обеспечивающих природоохранный эффект.
В указанном Законе установлены повышенные нормы амортизации основных производственных природоохранительных фондов (применяется коэффициент ускорения 2 или 3), что позволит предприятиям окупать указанные фонды за меньший срок и в перспективе использовать накопленные от амортизации средства на приобретение ^временных основных фондов природоохранного назначения.
Законом РФ «Об охране окружающей природной среды» предусмотрена возможность льготного кредитования предприятий, учреждений и организаций независимо от форм собственности, достаточно Ффективно осуществляющих природоохранную деятельность.
Такой же недостаток имеет предусмотренное Законом введение системы спепиального налоюобложения в случае выпуска экологически вредной продукции и таковой, выпускаемой с применением экологически опасных технологий. При этом, по мнению ряда ученых, при применении поощрительных цен и надбавок на экологически чистую продукцию и, напротив специального налогообложения экологически вредной продукции следует установить и поддерживать надлежащий порядок введения системы идентификации и дифференциации товаров рынка экологических услуг (экологические марки марочные и товарные знаки).
Среди экономических рычагов и стимулов, кроме налогов на загрязнение, основное место занимают платежи. Уровень платежа соответствует социально-экономическому ущербу от загрязнителя или какому-либо другому показателю, например, экономической оценке ассимиляпионного потенциала природной среды. Платежи и налоги за загрязнение хороши тем, что эта система предоставляет максимальную свободу загрязнителю в выборе стратегии сочетания степени очистки и платы за остаточный выброс, позволяющую минимизировать издержки на превращение внешнего фактора загрязнения во внутреннюю статью издержек для них (интернализация экстернальных издержек). Если природоохранные издержки низки, то фирма значительно сократит выбросы (вместо того, чтобы платить налог). В теории она сократит их до оптимального уровня, когда приростные затраты на добавочную очистку становятся равными ставке платежа.
Платежи за загрязнение — это плата за право пользования ассимиляционным потенциалом природной среды. Пользователь этого ресурса платит за него так же, как он платит за приобретаемое сырье, электроэнергию. Платежи пользователей на покрытие административных расходов могут включать плату за получение разрешения или липензии, а также другие номинальные платежи, соответствующие величине выбросов и покрывающие издержки на раздачу разрешений и лицензий. Эти платежи в целом меньше платежей за загрязнение и имеют ограниченное воздействие на уровень выбросов фирмы. Если считать, что права собственности на ОПС принадлежат всему обществу в пелом, то фирмы-загрязнители должны нести ответственность за причиненный ущерб. Если налог на загрязнение или плата за выбросы отражает предельный ущерб от загрязнения, определенный до акта выброса, то ущерб в системе обязательной ответственности рассчитывается по факту выброса (после него) конкретно для каждого случая. Иначе говоря, нанесшая ущерб фирма обязана его либо каким-то образом компенсировать, либо провести очистку нарушенного природного объекта, либо сделать еще что-то. Такая система предполагает использование документов, закрепляющих обя*зательства на?
gg-j Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование осуществление природоохранной деятельности под соответствующий залог. Этот подход особенно эффективен, если число загрязнителей и их жертв ограничено, а размер загрязнения и его состав легко отследить.
Необходимо различать аварийные выбросыы восстановление экосистемы' после осуществления определенной деятельности. В первом случае фирма может лишь прогнозировать будущий ущерб и принимать все меры, чтобы его не допустить. Но если такой ущерб будет нанесен, виновник полностью компенсирует его. В качестве гарантий здесь могут выступать активы фирмы, в том числе страховой полис. Во втором случае примерные масштабы будущего ущерба известны, например, если речь идет о добыче полезных ископаемых. В качестве гарантий здесь выступает денежный депозит, вносимый фирмой. Если фирма сама проведет рекультивапию земель, она получит свой депозит обратно, если нет, то суммы депозита Должно хватить, чтобы рекультивацию провел кто-нибудь другой. Свою ответственность по компенсации ущерба загрязнитель может переложить на посредника, например, внося плату за загрязнение по ставкам, соответствующим экономической опенке ассимиляционного потенциала. В этом случае получатель платы должен рарсчитаться с жертвой загрязнения.
Система целевого резервирования средств на утилизацию отходов (залогов) используется для создания в этих целях стимула у потребителей на осуществление дополнительных издержек. В момент покупки товара, предопределяющего предстоящее загрязнение, осуществляется вклад, который возвращается с процентами после утилизации отходов, например, покупка батареек, напитков в жестяных банках. Известны случаи применения данной системы для стимулирования восстановления и утилизации отработанных масел, рециклирования озоноразрушающих веществ.
Информационные системы в виде обеспечения полноты информации и свободы ознакомления с ней играют роль, подобную экономическим стимулам. Если фирмы предоставляют всю информацию, то потребители или жители близлежащих территорий оповещены о размерах загрязнения или содержания вредных веществ в продукции. Информированность (антиреклама) ведет к изменению спроса на продукцию, обеспечивая сокращение загрязнения, использование соответствующих первичных ресурсов или тип технологий.
В соответствии с законодательством РФ предприятие обязано своевременно осуществлять природоохранные мероприятия, направляемые на снижение и компенсацию отрицательного воздействия его производства на окружающую среду. Выполнение этой обязанности сти-^лируется, как указывалось ранее, введением платежей за загрязнение
ОПС. В то же время в условиях возросшей самостоятельности пред» приятии возникает опасность того, что они могут отдать предпочтение проведению работ по наращиванию объемов производства (получению дополнительной прибыли) за счет повышения нагрузок на окружающую среду в ущерб бесприбыльным природоохранным мероприятиям Поэтому экономическое стимулирование должно быть дополнено системой материального стимулирования работников, воздействующей непосредственно на интересы работников через оплату груда. Трудовые доходы каждого работника независимо от вида предприятия определяются его личным трудовым вкладом с учетом конечных результатов работы предприятия. В условиях нарушенного экологического равновесия конечным результатом деятельности предприятия, целью его производства должно быть не только получение необходимой продукции любой ценой (в том числе с загрязнением окружающей среды), Но и получение ее путем рационального природопользования.
Различные методические рекомендапии исходят из того, что конечный результат деятельности предприятия наряду с общепринятыми в системе стимулирования экономическими показателями включают систему нормативов качества среды.
Наиболее обобщающими показателями, характеризующими необходимое качество среды, уровень экологической чистоты предприятия, являются, с одной стороны, выполнение научно обоснованных нормативов ПДВ, размещение отходов загрязняющих веществ, с другой — выполнение нормативов потребления ресурсов. Существующая система стимулирования экономии ресурсов разработана достаточно хорошо (известно, что предприятиям предоставлено право направлять на премирование до 50% экономии всех видов материальных ресурсов, до 75% по топливно-энергетическим).
Объектом стимулирования выступают научно обоснованные нормативы предельно допустимых выбросов, сбросов, размещения отходов загрязняющих веществ. Так как в ряде случаев нет объективной возможности сразу достичь нормативного уровня экологической чистоты, то предприятию утверждаются лимиты выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в природную среду на определенный период с разбивкой по годам с гем, чтобы поэтапно подойти к достижению нормативного уровня ПДВ или ПДС загрязняющих веществ в Природную среду. В качестве объекта стимулирования лимиты выбросов могут быть приняты только условно на определенный срок, в течение которого должны быть проведены те или иные природоохранные ме-. роприятия.
Субъектом стимулирования выступают работники государствен-^ ных предприятий, прежде всего руководители предприятия, которыми принадлежит право принятия решений в пользу того или иного теХ^
383 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ------------------------ 
нолоптческого варианта, варианта использования природных ресурсов, а также руководящие работники производственных подразделений, специалисты, которые своей деятельностью способны оказывать влияние на выполнение нормативов качества среды.
Задача материального стимулирования рапионального природопользования заключается во внедрении в существующую систему материального поощрения и ответственности работников (не нарушая общепринятых на предприятии принципов) элементов, связанных с учетом экологических показателей. При этом система стимулирования должна быть простой и доступной для понимания работников.
Учет экологических показателей в размере общего фонда материального поощрения осуществляется через систему платежей за .'загрязнение окружающей среды. Рост загрязнений ведет к росту платежей, уменьшению прибыли и соответственно уменьшению фонда оплаты. Влияние выполнения экологических показателей на размер фонда материального поощрения (хозрасчетного фонда, единого фонда оплаты труда) позволяет связать оплату труда коллектива, отдельного работника с конечными эколошческими результатами работы. Каждое подразделение предприятия вносит свой вклад в достижение (или нарушение) предприятием нормативов качества среды. Поэтому имеет смысл при распределении фонда материального поощрения (а в рыночных условиях — хозрасчетного фонда, единого фонда оплаты) по производственным подразделениям учесть уровень выполнения соответствующих экологических показателей.
§ 7. Рыночные методы управления природоохранной деятельностью
Возможность включения природоохранной деятельности в рыноч-ные экономические механизмы объясняется тем, что подсчет прибыли предприятия (разность между доходами и затратами) может дать неверные результаты, если не учитывать «внешние эффекты», т.е. социально-экономический ущерб природной среде или/и экономический ущерб другим предприятиям из-за увеличения ими издержек на очистку первичных ресурсов (воды, воздуха). Включение «вне-шних эффектов» в рыночный механизм, т. е. их «интернализация», позволяет преодолеть противоречие между общественными «выгодами и затратами» и «доходами и затратами» конкретных предприятий-загрязнителей. Основной причиной такого противоречия является загрязнение окружающей среды. Этот подход предполагает, что ущерб °г загрязнения природной среды (если их правильно и точно подсчитать) должен полностью компенсироваться самими загрязнителями в Де платежей за выбросы и сбросы каждым источником загрязнения.
Часть Н. Управление качеством окружающей природной среды 3^ —	-—
В течение последних 20 лет в странах с развитой рыночной экономикой (особенно в США) административные меры регулирования природоохранной деятельности в значительной степени вытеснялись экономическими и рыночными. Гак, оценка результативности государственных программ охраны окружающей среды, реализованных в США, показала, что затраты на снижение концентраций оксидов серы в атмосфере до требуемого уровня были бы в 2—3 раза ниже, если бы была введена плата $а загрязнение, пропорпиональная объемам выбросов, чем при использовании системы расчета и назначения какому предприятию уровней ПДВ по загрязняющим веществам.


Сочетание рыночного и нормативного подходов представлено в программе торговли выбросами, которая введена Агентством по охране окружающей среды (ЕРА) для смягчения воздействия на экономику быстрорастущих расходов на достижение принятых стандартов качества окружающей среды.
Суть программы торговли выбросами заключается в том, что предприятие, которое сокращает суммарный выброс некоторого загрязняющего вещества ниже установленного уровня, имеет право поместить' излишки от сокращения выбросов в так называемый «банк выбросов», (иначе излишки называют «кредитамина выбросы»). В дальнейшем такие предприятия могуг использовать свои кредиты на выбросы для соб-

ственной реконструкции, модернизации или расширения, а также про-’ дать их другому предприятию, нуждающемуся в таких кредитах. Един^ ственным условием такой продажи является нахождение этих
предприятий в одном географическом районе.
Считается, что такой подход позволяет:	?
— сократить суммарный выброс данного загрязняющего веществ^
при меньших издержках;
— сделать Предприятия более инициативными в выборе метод©! снижения выбросов и точечных источников выбросов, где эти мето-j ды будут применяться;	5
— стимулировать инвестиции в более совершенное очистное оборудование и малоотходные производственные технологии.
Как уже отмечалось, основой программы являются кредиты и? выбросы, которые служат своеобразной валютой торговли излишка; ми сокращения выбросов. Такие излишки могут быть созданы различными способами:
— установкой более эффективного очистного оборудования;
— переходом на малоотходные производственные технологии; .
— реконструкцией или закрытием как предприятия в целом, так )
отдельных производств.
Цена кредитов на выбросы определяется соотношением спроса 1 предложения: чем меньше предложений «а рынке кредитов на выб росы, тем больше они стоят, и наоборот.	)
385 Раздел 111. Охрана природы и рациональное природопользование ,—-------
Цены ж кредиты будут подниматься до уровня, при котором по-jcyiia'ie-'Ш не захотят платить за излишки сокращения выбросов и предпочтут или не расширять производство или перенесут свое производство в более «дешевые» районы. Спрос в этом случае снизится и пены стабилизируются.
Основу программы торговли выбросами составляют четыре экономических механизма: 1) суммирование выбросов; 2) компенсация выбросов; 3) помещение кредитов на выбросы в «банки выбросов»; 4) бабл-принпип.
Суммирование выбросов или политика «облака»: порядок, согласно которому кредиты на выбросы, которые получены на предприятии, используются им самим. Эта политика разрешает каждому природо-пользователю свободно распределять выбросы между внутренними источниками на своих промышленных объектах таким образом, чтобы в делом они удовлетворяли всем стандартам выбросов.
Природопользователь не имеет права наращивать выбросы одних видов загрязняющих веществ за счет других. Перераспределение выбросов должно осуществляться по каждому загрязняющему веществу отдельно. В результате не нужно следить за каждой «дымящейся трубой», а можно ограничиться заводом в пелом, отдельные источники которого как бы формируют «облако». Такой подход допускает маневр выбросами: природопользователь может отыскивать их оптимальное распределение, соответствующее минимальным издержкам контроля за загрязнением и очистки от загрязнения.
Экономический механизм компенсации выбросов заключается в том, что строительство новых источников загрязнения и одновременное сдерживание загрязнений, например воздушной среды в районах, где не выполняются федеральные стандарты качества воздуха, возможно только в том случае, если дополнительный выброс загрязняющего вещества от этого источника будет компенсирован сокращением выбросов от других источников.
Данный механизм решает проблему экономического роста в регионах, которые не удовлетворяют федеральным стандартам качества воздуха или воды. Новые хозяйствующие субъекты, расширяющие деятельность, связанную с ростом выбросов, должны выкупить право на выбросы загрязняющих веществ (кредиты на выбросы) у других предприятий этого региона. Механизм компенсации предусматривает более чем 100%-ную компенсацию с целью общего улучшения качества природных сред, например, воздушного бассейна. При этом продавцы обязаны сократить выбросы на величину большую, чем бу-ДУГ выбрасывать покупатели. Пропорции компенсации должны быть Тем выше, чем больше расстояние между новым источником выбро-Сов и источником их компенсации. Так, например, в некоторых райо-
Эколйия Уч. нос. для студ. ВУЗа
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды .3^ нах США это соотношение достигает 1,1 —1,5- Самостоятельные сделки должны заключаться но каждому виду загрязняющего вещества. Естественно, покупатели станут подыскивать самые дешевые варианты, поэтому издержки на улучшение качества воздуха (воды) в регионе минимизируются, а тенденция общего улучшения качества воздуха или воды в районе после каждой сделки по продаже кредита на выброс усилится
«Банк выбросов» образуется излишками сокращения выбросов. Этот «банк» организует дальнейшее их использование или продажу.
Такие «банки выбросов» организуются при региональных органах охраны и контроля природной среды. Например, «банк выбросов» действует при управлении качеством воздуха штага Южная Каролина. В этом банке хранятся кредиты на выбросы твердых частиц, СО NO2, SO2, летучих органических соединений. Подобные банки могут организовываться в межрегиональные банковские системы, объединяющие «банки выбросов» разных регионов. Этот подход облегчает потенпиальным покупателям кредитов на выбросы поиск подходящих продавпов, значительно сокращает издержки на такой поиск.
Развитием компенсационного подхода стал бабл-приниип (принцип «пузыря»). Бабл-принцип — это альтернативная стратегия администра- » тивному контролю выбросов. Он предполагает, что региональная производственная деятельность, отрипатслыю влияющая на воздушную среду, < осуществляется в некотором гипотетическом «пузырьке» достаточно боль- : ших размеров. Другими словами, два и более точечных источников загрязнения представляются помещенными как бы в одном объеме под единым сводом. Это позволяет снижать суммарный выброс данного загрязняющего вещества, а не его выбросы на каждом точечном источнике. Задача регулирования в этом случае состоит в наиболее рациональном распределении между загрязнителями воздушной среды (офани-ченных объемом «пузырька») возможностей выбросов различных видов загрязняющих веществ. Предприятия, получившие разрешение на применение бабл-принципа, могут снижать выброс определенных загрязняющих веществ на тех его точечных источниках, где природоохранные Мероприятия приносят максимальный результат, например снижают . объем выбросов на единицу затрат. Таким образом, предприятия имеют экономию средств при одновременном сохранении качества воздушной среды и сохранении или снижении существовавшего уровня суммарного  выброса. В США разрешение на применение бабл-принципа выдает । ЕРА на основе конкретных заявок. Окончательно политика торговли выбросами, в том числе и применение бабл-принципа, сформировалась j и введена в США в декабре 1986 г.	|
В результате анализа различных подходов к управлению природо- 1 пользованием можно сделать следующие выводы:	1
— применение рыночных подходов в природоохранной деятельно- .1 сти позволяет решать одновременно несколько экологических проблем < ввиду их взаимозависимости;	fl
2g7 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование
— градипионные административно-правовые подходы имеют право на существование, если они дают положительный эффект.
Например, при сравнении таких экономических методов, как плата ja загрязнение в форме платежей пли налогов и торговля правами на вь1бросы. предпочтение отдается последней. Это объясняется тем, что в случае платы за загрязнение трудно рассчитать величину налога и соответствующий этой величине уровень снижения загрязнения. В случае торговли правами на выброс сначала рассчитывают необходимый уровень снижения загрязнения и, исходя из его величины, выдают разрешение на выброс. Таким образом, система торговли правами на выброс . весьма гибкая система и может быть приспособлена к новым, более жестким природоохранным нормативам.
рыночный подход позволяет достигнуть более высокого уровня охраны природной среды при тех же удельных издержках на борьбу с загрязнением. стимулирует инициативу предприятий в отношении удобных им методов охраны природной среды. В результате предприятия будут стремиться принимать решения, связанные с меньшими издержками, применять новые технологии борьбы с загрязнением окружающей среды.
Об экономической целесообразности изложенного подхода свидетельствуют подсчеты экспертов: только в химической промышленности США при сохранении общего объема выбросов благодаря применению описанного механизма перераспределения расходы на поддержание стандартов качества воздушной средь! сократятся со 136 до 55 млн дол./год.
В целях упорядочения поступления платы за загрязнения может быть введено акцизирование загрязнений. При этом предприятие (до отчетного периода) подает в природоохранные органы сведения о планируемом загрязнении и приобретает лицензию, позволяющую выбросить его в объемах, указанных в лицензии. Если фактические выбросы окажутся меньше запланированных, предприятие может получить остатки денежных средств или продать право на оставшееся загрязнение Другому предприятию. В противном случае предприятие штрафуют.
В начале 90-х годов Конгресс США принял решение, и Агентство по охране окружающей среды выставляет (начиная с 1995 г.) на аукцион акпии-разрешения на выброс 1 т диоксида серы. Во исполнение данного решения, ТЭС, являющиеся основными источниками ^грязнспия атмосферы диоксидом серы, должны будут ограничивать объем выбросов последнего до величины, соответствующей акпии-Разрешению. В противном случае они облагаются крупными штрафами, в исключительных случаях предусматривается даже тюремное заключение для руководителей предприятий-нарушителей.
Таким образом, определяя количество акций-разрешений, еже-Дно выставляемых на аукцион, государство может эффективно ре-^Дировать общую величину выбросов диоксида серы (и не только
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 33g этого вещества) в окружающую среду. В последнее время принято решение о ежегодном снижении на 2 млн т выбросов оксидов азота Сообщается о возможности участия в покупке акций-разрешений общественных экологических организаций, при этом покупка одной акции будет равносильна выведению из общего количества выбросов 1 тонны того или иного вредного вещества.
Аналогичный рынок акций-разрешений планируется создать и по другим видам характерных загрязняющих веществ. В частности, ООН позитивно рассмотрела вопрос о создании международного рынка загрязнений на выбросы хлорфторуглеродов, приводящих, как известно, к разрушению озонового слоя Земли.
По своей сути рыночные методы управления природоохранной деятельностью направлены на обеспечение рационального использования ассимиляционного потенциала природной среды. Вначале общество определяет допустимые масштабы воздействия на среду обитания, затем оно (в лице государственных органов) распределяет лицензии (разрешения) между заинтересованными предприятиями. В дальнейшем (в отличие от административной и экономической системы регулирования) предприятиям дается полная свобода перераспределять, перепродавать лицензии. Органы управления лишь следят за эквивалентностью сделок (т. е. за тем, чтобы общее воздействие на природу не увеличивалось) и способствуют созданию рыночной инфраструктуры: контролируют деятельность экологических байков и бирж, закрепляют права собственности и создают организации, обеспечивающие реализацию этих прав.
Большинство специалистов признает, что рыночные методы — весьма перспективное направление развития механизма управления природоохранной деятельностью. В то же время они не могут заменить другие методы полностью. Каждый из рассмотренных подходов к управлению природопользованием имеет свои положительные и отрицательные стороны, а следовательно, свою область применения, зависящую от экономического развития и традиций управления в стране.
§	8. Финансирование природоохранных мероприятии
В условиях рыночной экономики, где лимитирующим ресурсом являются деньги, существенным фактором эффективности природоохранной деятельности становится устойчивость ее финансового, обеспечения.
В настоящее время финансирование природоохранных мероприятий и экологических программ производится за счет?
389 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование слсДУ101Ш1Х источников денежных средств: федеральный, региональные 0 местные бюджеты; собственные средства предприятий, учреждений и организаций; кредиты банков; займы иностранных кредитных учреждений, например, Международного банка реконструкции и развития: фонд экологического страхования (в перспективе развития обязательного страхования в РФ).
Существующие тенденпии структурного соотношения источников финансирования в нашей стране показывают, что политику инвестирования природоохранной деятельности следует строить на основе собственных средств предприятий и организаций, привлечения финансовых средств различных инвесторов с долевым участием бюджетов различных уровней. Перспективным для привлечения частных и корпоративных иностранных инвестиций является реализация технологий ресурсе — и энергосбережения, переработки отходов.
Для формирования устойчивой системы финансирования природоохранной деятельности в России необходимо сформировать в ближайшей перспективе финансово-кредитный механизм управления природопользованием, включающий: систему финансирования экологических мероприятий и программ из средств бюджетов различных уровней (для этого необходимы дополнения в федеральный .закон «О бюджетной классификации РФ»); систему федеральных и региональных экологических банков (специальных банков под реализацию крупных экологических программ и проектов); привлечение средств за счет фондов экологического страхования; использование собственных средств предприятий, в том числе с предоставлением льгот на природоохранные капиталовложения; систему льготных экологических инвестиционных кредитов; привлечение средств Мирового и Европейского банков, иностранных организаций и фирм к финансированию природоохранных мероприятий.
В дальнейшей перспективе возможно создание экологических фондов предприятия в виде специального банковского счета. Прежде всего - для экологически опасных предприятий. Источниками формирования этих фондов могут быть амортизационные отчисления по природоохранным объектам и прибыль предприятия.
§	9. Экологическое страхование
В России экологические виды страхования ранее практически не применялись, если не считать практики Ингосстраха, который заклю-договоры по страхованию ответственности судовладельцев за утеч-™ нефтепродуктов из танкеров и загрязнение ими вод и побережья.
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 390’*
Закон РФ «Об охране окружающей среды» (статья 18) ввел обязательное государственное страхование предприятий, организаций ц учреждений, а также граждан, объектов их собственности (движимой и недвижимой) и доходов на случай стихийного бедствия, аварий и катастроф.
Порядок государственного экологического страхования и использования создаваемых при этом фондов в Российской Федерации устанавливает Правительство. В основном средства указанных фондов предназначены для финансирования работ по прогнозированию, предотвращению и ликвидации последствий экологических и стихийных бедствий, аварий, катастроф.
Объектами экологического страхования являются: 1) риск гражданской ответственности страхователя (предприятия, организации, учреждения) за загрязнение ОПС, которая выражается в предъявлении ему третьими лицами (физическими или юридическими) имущественных претензий, которые удовлетворяются в соответствии с договором о страховании за счет страховых платежей; 2) подлежащие возмещению убытки, которые несет сам страхователь в связи с загрязнением ОПС на территории действия договора страхования; 3) жизнь, здоровье или имущество страхователя или других лиц, которые определены договором.
Ныне актуальным является страхование инвестиций в экологически рискованные проекты, выбор приоритетных объектов экологического страхования.
Предприятие-страхователь может быть лишено права на страховое возмещение, если оно неоднократно предупреждалось о возможности аварии, но не приняло надлежащих мер. Следовательно, экологическое страхование выполняет функции, стимулирующие действия предприятия к охране окружающей среды и сохранению природных ресурсов.
§10	. Экология и инновационная деятельность
Согласно оценкам специалистов, затраты на ликвидацию экологических последствий от применения неэкологичной технологии в десятки раз превышают затраты, которые потребовались бы для разработки ее экологически чистого аналога. Характерными являются результаты социологического опроса международного института Д. Гэллапа в 22-х наиболее развитых странах мира: главными причинами мирового экологического кризиса названы «бизнес и индустрия» и «плохие технологии».
Новые технологии, в том числе природоохранные и ресурсосберегающие, связаны с инновационной деятельностью, поэтому именно последняя призвана обеспечить качественный рывок в данном направлении.
Инновационная деятельность — это совокупность научно-техничес-«их прои зводственных и коммерческих мероприятий, которые посредством практического использования идей и изобретений приводят к созданию и реализапии лучших по своим свойствам изделий, технологий и любых технических и организационных решений (Т.В. Бармако-ва, 1996 г)-
Продукты инновационной деятельности (технологии, военная техника, проекты и т.д.), если характеризуются улучшенными или уникальными свойствами в экологическом отношении, могут стать высококонкурентными на рынке и принести, соответственно, значительный доход. Так, даже на мировом рынке оружия и военной техники особым вниманием в последнее время стали пользоваться образцы, характеризующиеся пониженным воздействием на ОПС. Появилась информация о начале оснащения армии США «экологически чистыми боеприпасами», в частности патронами калибра 5,56 мм. Пуля в них изготовлена из порошкового вольфрама с оловянным или нейлоновым покрытием. Указывается, что даже при нынешней более высокой (на 5 центов) стоимости новой пули по сравнению со свинцовой, расходы на ее производство с лихвой окупаются, если учесть затраты на очистку полигонов. При таком сопоставлении стоимость «экологической» пули почти в пять раз ниже свинцовой.
В соответствии с вышеизложенным, ориентация на минимизацию ущерба ОПС должна быть определяющей уже на стадиях оформления идеи и заявки на изобретение в области создания новой технологии, техники и т.п.
Большим стимулом для изобретателей являются ныне природоохранные законодательные акты России, согласно которым изобретатель становится исключительным владельцем патента (охранного документа, подтверждающего права на изобретение) и может распоряжаться им по своему усмотрению (вплоть до его продажи). Тем самым патент, например на экологически чистую продукцию, становится товаром, на него распространяются все закономерности рынка, а сам патентообладатель вовлекается в систему рыночных отношений.
В настоящее время в ведущих странах создана сфера инновационного предпринимательства в области экологического бизнеса, а реализация патентов на экологические изобретения становится одной из наиболее прибыльных форм последнего.
В настоящее время в России уделяется внимание тому, чтобы экологический фактор занял достойное место в инновационном предпринимательстве. Этому должны способствовать такие формы экономико-правового регулирования, как: 1) обязательная государственная экологическая экспертиза новых образпов техники и технологий,
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 393 в том числе военных (Закон РФ «Об охране окружающей среды» и Закон РФ «Об экологической экспертизе»); 2) обязательная сертифи. капия всех видов продукции на соответствие экологическим требованиям (Закон РФ «О сертификации продукции и услуг», 1993 г.); 3) экономические санкции (штрафы) за использование экологически опасных технологий и загрязнение ОПС в сочетании с экономическими льготами в случае применения экологически безопасных технологий (Постановление Правительства РФ № 632 от 28.08.92 г. «Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей среды, размещение отходов, другие виды вредных воздействий»).
§11	. Ответственность за экологические правонарушения
Экологическими правонарушениями называются противоправные деяния, нарушающие природоохранительное законодательство и причиняющие вред окружающей природной среде и здоровью человека.
Экологические правонарушения подразделяются на экологические проступки, не относящиеся к категории общественно опасных, и экологические преступления, которые посягают на экологическую безопасность общества, причиняют существенный вред ОПС и здоровью человека.
Юридическая ответственность за экологические правонарушения, являясь одной из форм государственного принуждения, имеет основную задачу — способствовать выполнению экологических интересов общества.
Законом РФ «Об охране окружающей среды» (раздел XIV) определен ряд видов ответственности за экологические правонарушения: дисциплинарная, административная, уголовная, материальная.
К дисциплинарным наказаниям относятся предупреждение, выговор, строгий выговор, понижение в должности и в окладе, увольнение с работы. Они налагаются на должностные лица, рабочих и служащих руководителем предприятия, организации, учреждения в случае невыполнения ими своих обязанностей, которые связаны с охраной ОПС.
Административная ответственность распросзраняется на организации, предприятия, должностные лица, отдельных граждан и устанавливается, например, за порчу, повреждение, уничтожение природных объектов, несоблюдение экологических требований при захоронении опасных отходов и т.д. В качестве мер административной
393 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование .—--------------------------
ответственности наиболее часто применяются денежный штраф, изъя-е орудий и средств совершения правонарушения (ружья, рыболовные снасги), конфискация незаконно добытой рыбы, дичи и т.д.
Упомянутый закон определил и размеры штрафа, налагаемого в административном порядке. Так, для граждан штраф составляет до 10-кратного размера минимального размера оплаты труда (МРОТ); для должностных лиц — от 3- до 20-кратного размера МРОТ.
Уголовная ответственность, связанная с лишением свободы, конфискацией имущества, крупным денежным штрафом, определяется Уголовным кодексом РФ и наступает только по приговору суда. К особо тяжелым уголовным преступлениям относится, например, умышленное уничтожение лесных массивов путем поджога. Уголовными преступлениями считаются незаконные охота, порубка леса, а также умышленное загрязнение атмосферного воздуха и водоемов.
В соответствии со ст. 79 упомянутого Закона предприятия, учреждения, организации и граждане, причинившие вред ОПС, здоровью и имуществу граждан, народному хозяйству загрязнением окружающей среды, порчей, уничтожением, повреждением, нерациональным использованием природных ресурсов, разрушением естественных экологических систем и другими экологическими правонарушениями, обязаны возместить его в полном объеме.
Практика показала, что наиболее успешно природоохранительные задачи решаются в тех субъектах РФ, в которых функционируют межрайонные природоохранные прокуратуры.
Подводя итоги, отметим, что опыт экономически развитых стран, а также отечественный свидетельствуют: обеспечение качества ОПС и рационального природопользования требует огромных материально-технических и финансовых затрат, причем при четком целевом использовании последних. В силу этого экономический механизм охраны ОПС и природопользования в России, представляющий собой совокупность норм экономической и юридической ответственности, должен развиваться в направлениях: 1) повышения экономической заинтересованности и ответственности хозяйствующих субъектов в выполнении экологических требований, т.е. необходимости создания условий, при которых выполняется принцип «загрязнитель желает платить»; 2) формирования и последующего распределения потока финансов в целях наиболее рационального использования средств, предназначенных для решения экологических проблем.
Экологическое законодательство России, фактически провозгласив-Щее примат здоровья своих граждан перед экономическими интересами государства, имеет в своем арсенале большое количество апробиро-ванных в развитых странах с рыночной экономикой методов стимулирования природоохранной деятельности. Однако механизмы реализации
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 394 • последних применительно к предприятиям-загрязнителям остаются не. достаточно эффективными, в частности совершенно не используется человеческий фактор — заинтересованность работника в повышении экологического качества своей деятельности. Без этого вряд ли возможно исправление острой экологической ситуации, в которой ныне пребывает страна.
Вопросы для самоконтроля
1.	Что означает примат здоровья человека перед экономическими интересами государства? Почему природоохранительное законодательство России провозгласило этот принцип? (Ответ сопроводите информацией о демографических особенностях страны).
2.	Назовите составные части экономического механизма охраны ОПС и рационального природопользования.
3.	Что такое сочетание методов централизованного управления и планирования природопользования с рыночными подходами к решению экологических проблем? Приведите примеры.
4.	Поясните суть понятий «лицензия», «лимит на природный ресурс», «лимитна выброс (сброс)».
5.	В чем состоит отличие пла ты за использование природных ресур--сов от платежей за загрязнение ОПС?
6.	Как формируются указанные платежи? Что такое базовый норматив платы?
7.	Перечислите перспективные виды материального стимулирования природоохранной деятельности и кра тко охарактеризуйте их.
8.	Что такое экологические фонды? Как они формируются? Куда направляются накопленные средства указанных фондов?
9.	Раскройте экономическую сущность экологического страхования.
10.	Что такое инновационная деятельность? Какова ее роль в повьн шении эффективности мероприятий, направленных на охрану ОПСи рациональное использование природныхресурсов?
11.	Охарактеризуйте виды юридической ответственности за экологические правонарушения. Как происходит возмещение вреда, нанесенного окружающей природной среде?
395
Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование
Глава 16. Средства контроля окружающей природной среды
В соответствии с ранее предложенной классификацией видов мониторинга (гл.11, п. 11.2) охарактеризуем средства контроля объектов окружающей среды с точки зрения используемых методов исследований. Все средства экологического контроля, с точки зрения используемых методов исследования, можно разделить на дистанпионные и наземные.
Дистанционные методы исследования осуществляются посредством зондирующих полей (электромагнитных, акустических, гравитационных) и переноса полученной информации к датчику. Таким образом, дистанционные методы базируются на физических методах исследования, используемых в авиационном и космическом мониторинге, а также для слежения за средой в труднодоступных местах Земли.
Наземные методы базируются на химических и биологических методах исследования.
§1. Дистанционные методы контроля
Дистанционные методы широко применяются при изучении атмосферы, гидросферы и биолитосферы. Преимуществом дистанционного измерения является возможность беспрерывного определения средних концентраций вредных веществ по площади (в отличие от наземных методов, которые дают концентрации лишь в одной точке), а также оценки вертикального распределения примесей, характеризующих потенциал загрязнений. Кроме того, данные методы позволяют оценивать движение загрязняющих веществ в атмосфере без анализа проб в различных пунктах и, таким образом, устанавливать влияние источника загрязнения, расположенного на расстоянии нескольких километров, прогнозировать угрожающие ситуации.
Контроль загрязнения атмосферы. Впервые попытки изучения газовой оболочки Земли были предприняты великими русскими учеными — М.В. Ломоносовым, а позднее Д.И. Менделеевым. Первая служба погоды в России появилась в 1872 г. Множеством экспериментальных данных подтверждена связь между загрязнениями атмосферы и ее метеорологическими параметрами.
Метеорология — наука о земной атмосфере, ее строении, свойствах и происходящих в ней процессах. В процессе изучения физи-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды ческих свойств атмосферы и происходящих в ней явлений эта наука рассматривает их во взаимной связи со свойствами и влиянием подстилающей поверхности (суша, море).
Главная задача метеорологии — прогнозирование погоды на различные сроки. Основным компонентом в системе метеорологических наблюдений является метеорологическая станция. Она предназначена для регулярных наблюдений за состоянием атмосферы, которые включают измерения температуры, давления и влажности воздуха скорости и направлении ветра, определения других характеристик состояния атмосферы (облачность, осадки, видимость, солнечная радиация), определение начала, окончания и интенсивности атмосферных явлений. Наблюдения ведутся по стандартной программе и используются для составления прогнозов погоды, изучения климата и его изменений, предупреждения о неблагоприятных метеорологических явлениях. При этом различают метеостанции наземные, дрейфующие, устанавливаемые на судах, на буях в открытом море.
Метеостанции оснащаются самыми разнообразными приборами Так, актинометры используются для измерения интенсивности пря-' мой солнечной радиации (излучения), падающей на перпендикулярную лучу поверхность. Принцип действия актинометра основан на^ поглощении излучения телом, близким по свойствам к черному телу (поглощает все падающее на него электромагнитное излучение), и превращения энергии солнечной радиации в тепловую энергию. Различают актинометры термоэлектрические, термобиметаллические и др.
Для измерения скорости ветра и газовых потоков нспользуется-прибор анемометр. Часто применяют автоматические анемометры с сигнальным устройством для определения опасных по совместному воздействию скорости и продолжительности порывов ветра и включен ния при этом соответствующих противоаварийных устройств.
Для измерений атмосферного давления используется прибор анероид (барометр), приземной частью которого служит металлическая, коробка, внутри которой создано разрежение. В случае повышения атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную К ней пружину. Перемещение последней передается стрелке, передви-' гающейся по шкале. Прибор для автоматической непрерывной записи изменений атмосферного давления называется барографом.
Гигрометр является прибором, служащим для определения абсолютной или относительной влажности воздуха — наиболее существен-^ ной характеристики климата. На гидрометеорологических станциях часто применяют гигрометры, чувствительным элементом которого служит человеческий волос или органическая (животная) пленка. Он£ обладают свойством изменять длину в зависимости от содержания
др? Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование —----------
водяного пара в воздухе. Для автоматической непрерывной записи впажности воздуха используют самопишущие приборы — гигрографы Для измерений атмосферных жидких и твердых осадков используют прибор осадкомер (дождемер). Он состоит из сосуда, в который собираются осадки, и приспособлений, предотвращающих выдувание из него осадков. Осадкомер устанавливают так, чтобы приемная поверхность сосуда (ведра) находилась на высоте 2 м над почвой. К прибору прилагается мерный стакан с делениями, по которым измеряют количество выпавших осадков (в мм), количество безапелляционных осадков определяют после того, как они растают.
Метеорологический прибор,'’служащий для автоматической записи изменений температуры, называется термограф. Действие прибора основано на свойстве биметаллической пластинки чувствительного элемента деформироваться при изменении температуры воздуха. Температура регистрируется самопишущим прибором на бумажной ленте.
Для комплексных измерений метеорологических харакгеристик состояния атмосферы используется прибор метеорограф, включающий в себя устройства, регистрирующее изменения влажности (гигрограф), температуры (термограф) и давления (барограф).
Кроме вышеперечисленных приборов для измерений Лемперату-ры, давления и влажности воздуха, применяют радиозонд, отличающийся автоматической передачей их значений по радио. В атмосферу радиозонд поднимается на шарах-пилотах, наполненных водородом. Радиосигналы, направленные от зонда, на Земле принимаются специальной радиоприемной аппаратурой с автоматической или полуавтоматической регистрацией показаний. Высота полета радиозондов — 30—40 км, дальность действия 150—200 км. К основной аппаратуре радиозонда относятся датчики температуры, давления, влажности, преобразователь измеряемых величин (например, температуры) в электрический кодовый сигнал, радиопередатчик и источник электропитания.
Дальнейшее развитие познания атмосферных процессов связано с развитием дистанционных неконтактных методов контроля, позволяющих получать пространственную и временную информацию об Изменении температуры, влажности, загрязнений, скорости и направлении ветра. В связи с этим разрабатываются акустические, радио-акУетические, радиолокационные методы.
Радиоакустическое зондирование, которое осуществляют с цомо-UibI° эхолокаторов либо с наземной станции, либо с борта самолета, Основано на измерении скорости распространения звуковых волн от
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды зд^ неподвижных или движущихся относительно среды (воздух, водоем) источников колебаний.
С пенью повышения точности и достоверности измерений рекомендуется совмещение радиоакустической и акустической систем ди-станпионного неконтактною контроля при немного слоя атмосферы
В основе радиолокационных методов наблюдения различных объектов, в том числе природных, лежит область науки и техники — радиолокация. Радиолокационное наблюдение осуществляется тремя способами: 1) облучением объекта радиоволнами и приемом отраженных от него (рассеянных им) радиоволн; 2) облучением объекта и приемом переизлученных (ретранслируемых) им радиоволн; 3) приемом радиоволн, излучаемых самим объектом. При первых двух (активных) способах применяют специальную приемопсредающую радиостанцию — радиолокационную станцию, при последнем (пассивном) — приемную.
Радиолокационная станция (РЛС, локатор) — устройство для обнаружения и определения методами радиолокации местоположения объектов в воздухе, на воде или на земле. РЛС широко применяют в военном деле, на транспорте, в астрономии, космонавтике, метеорологии. Радиолокационная станция состоит из мощного радиопере-' датчика, работающего в метровом, дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн; направленной антенны; радиоприемника, работающего на той же волне, что и радиопередатчик; индикаторного устройства; вспомогательного оборудования (источников электропитания и др.).
Получение изображений местности с помощью радиолокационной аппаратуры, установленной на летательных аппаратах, называется радиолокационной съемкой. Она может проводиться в сложных метеоусловиях и в любое время суток, а также для изучения объектов закрытых снегом, растительностью, рыхлыми отложениями и другим и способна дать дополнительную информацию, которая отсутствует на фотографиях.
В последнее время получает свое развитие лазерный (лидарный) контроль атмосферы. Лазеры — это приборы, испускающие световой луч очень острой направленности, т.е. с очень малой расходимостыр световых лучей. Благодаря этому все излучение лазера собирается в , пятнышко площадью ~10“6 см2, в котором создается огромная плот- • ность мощности (до 10 ТВт/см2).
Принцип лазерного зондирования атмосферы заключается в том, что лазерный луч при своем распространении рассеивается молекула- • ми, частицами, неоднородностями воздуха, поглощается и изменяет свои физические параметры (частоту, форму импульса и др.). Появляется свечение (флюоресценция), что позволяет качественно и количественно судить о тех или иных параметрах воздушной среды (дав-
ggg Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование линии, температуре, влажности, концентрации газов и тд.). Лазерное зондирование атмосферы осуществляется преимущественно в ультрафиолетовом, видимом и микрометровом диапазонах. Использование лидаров с большой частотой повторения импульсов малой длительности позволяет изучать динамику быстро протекающих процессов в малых объемах и в значительных толщах атмосферы.
Обобщенные результаты вышеперечисленных методов контроля атмосферы позволяют устанавливать закономерности планетарного распределения облачного покрова, определять места зарождения и направление перемещения циклонов, тайфунов, пыльных бурь, аэрозольных и газообразных загрязнителей.
Начиная с 60-х г. в СССР и США проводятся регулярные запуски метеорологических спутников. Запускаются отечественные спутники серии «Космос» и «Метеор», американские спутники серий «Тирос», «Эсса», «Нимбус» и другие. За 1 час спутник накапливает и передает информацию с площади 30 тыс. км2. Успешное функционирование космических систем предоставляет большой объем метеорологической информапии. Значительное количество этой информации поступало с орбитальной станции «Мир», которая осуществляла непрерывный мониторинг за состоянием природной среды Земли.
Контроль загрязнения гидросферы. Наука, изучающая гидросферу Земли, ее свойства, протекающие в ней процессы, называется гидрологией. Раздел гидрологии, посвященный методам и приборам для определения характеристик природных вод, а. также их обработке, называется гидрометрией.
Явления и процессы, протекающие в природных водах, тесно связаны с атмосферными явлениями. В частности, условия и формы движения воды зависят от атмосферных осадков. Наука, изучающая процессы, имеющие отношение как к атмосферному, так и к гидрологическому режиму Земли, называется гидрометеорологией.
Важнейшими характеристиками водной среды является уровень воды, глубина водоема, скорость водотока, температура, цвет водной поверхности, степень минерализации (солености), биомасса и другие характеристики. Система наблюдений за состоянием и качеством водной среды относится к области гидрометеорологии и осуществляется на соответствующих постах наблюдения — гидрометеорологических станциях. Так, например, слежение за уровнем воды осуществляется на многочисленных водомерных постах с использованием водомерных реек, а также различных самописцев.
В труднодоступных районах устанавливают дистанпионные водомерные посты с самописцами уровня. Преимущество использования еамописцев заключается в том, что они дают возможность получать информацию об уровне воды непрерывно. Дистанционные водомерные посты кроме самописцев уровня имеют еще и передающие уст-
Часть II. Управление качеством окружающей природной cpeflbi 4qq ройства, основанные на радио- или электросвязи. Для непрерывного дистанционного контроля глубины водоема используют профилографы, которые по принципу действия делятся на механические, гидростатические и акустические. Механический профилограф измеряет глубину с помощью промерного груза на тросе или промерной штанги перемещается по дну с передачей результатов на записывающий механизм с часовым заводом. Гидростатические профилографы производят замер глубин с помощью чувствительного датчика давления, перемещаемого на тросе по дну. Существующие гидростатические профилографы рассчитаны на промеры глубин до 15 м. Акустические профилографы основаны на использовании эхолота. В настоящее время акустические профилографы нашли широкое применение, так как обеспечивают высокую точность промерных работ. Акустические профилографы основаны на принципе измерения времени прохождения в воде ультразвукового импульса (рис. 16.1).
Рис. 16.1. Схема измерения глубин профилографом:
В.И. — вибратор-излучатель; В.П. — вибратор-приемник;
1 — прямой сигнал; 2 — отраженный сигнал
Для измерения скорости течения рек используется поплавковый метод с применением поверхностных, глубинных и интеграционных поплавков, а также гидрометрических вертушек. Принцип действия
4q-| Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование —-------------------------------------------------------------
последних заключается в измерении частоты вращения ротора при обтекании его с разных сторон водой реки.
Контроль загрязнения водной среды дистанционными неконтактными методами осуществляется с помощью аэрофотосъемки. Полученные из космоса фотографии и телевизионные изображения широко используются при изучении загрязнения Мирового океана, структуры и направлений морских лечений, ледового покрова, гаяния льдов и ДР На фотографиях четко видны снеговые и ледовые покрытия. Определение соотношения территорий, покрытых и не покрытых снегом, представляет большой интерес для прогноза паводков. Снимки дают возможность устанавливать заливаемые водой поймы и дельты рек, древние русла, качество воды в крупных водоемах и водотоках. Анализ снимков позволяет охарактеризовать засоленность прибрежных зон, водную эрозию, области выхода подземных вод на поверхность. Всемирная гидробиологическая служба, созданная на базе орбитальных станций, дает возможность получить исчерпывающие представления о водных ресурсах Земли и выбрать научные рекомендации их расходования, что весьма важно, так как человечество' стоит перед' опасностью хронического водного голода и уже теперь в некоторых странах ощущается нехватка воды.
Загрязнение Мирового океана — один из аспектов общей проблемы загрязнения водной среды. К числу главных источников загрязнения океана следует отнести: нефть, бытовые и сельскохозяйственные стоки, радиоактивные вещества.
Одним из показателей загрязнения воды является изменение ее температуры. Измерение температуры водной поверхности осуществляется активными радиолокационными методами с использованием радиолокаторов. Температура водной поверхности фиксируется детектором с точностью, не превышающей ±0,5 °C. Измерение температуры проводят радиояркостным методом, основанным на измерении тепла, излучаемого водной средой, посредством радиоволн от видимого (400—760 нм) до метрового диапазона, мощность которого преобразуется в температуру.
К числу наиболее вредных химических загрязнений Мирового океана относятся нефть и нефтепродукты. Количество поступающей за год в Мировой океан нефти оценивается в 5—10 млн т. Особенно высоко содержание нефтепродуктов в прибрежных зонах и в обширных, относительно малоподвижных районах океана, куда они заносятся течением. Нефтяные загрязнения поверхностных вод подвергаются дистанционному контролю, с помощью которого определяют площадь покрытия, толщину слоя, примерный химический состав, Пространственно-временную динамику этих параметров.
Наиболее перспективными дистанционными неконтактными ме- | годами контроля нефти являются лазерный флюоресценшый, радц0_ | метрический и некоторые другие. Лазерный флюоресцентный метод 1 основан на поглощении нефтяной пленкой светового потока (оцти- I ческих волн), испускаемого лазером, и появления над поверхностью ~ пленки свечения, которое принимается датчиком в виде спектров све- | чения, причем спектры свечения различных фракций нефти (легких 1 тяжелых) характеризуются разными длинами волн. Хорошо зареко- J мендовавшим себя устройством для выявления всех видов масел, на-холящихся в море, в условиях ясной погоды оказался инфракрасный 1 датчик, работающий в спектральном интервале 8 — 14 мкм.	1
Основным и важным качественным показателем Мирового океа- Я на является его первичная продуктивность, которая обусловлена ко- 1 личеством фитопланктона и его биомассой. Биомассу измеряют по 1 содержанию хлорофилла, поскольку существует связь между данны- -I ми величинами. Для этой цели применяют спектрографические и спек- 1 трометрические методы, основанные на отражении видимого света "Я или лазерного излучения от фитопланктона, включая также флюо- я ресцентное излучение.	-Я
Весьма перспективным методом определения концентрации хло- Я рофилла является флюоресцентный метод, суть которого состоит в Ц анализе спектра отраженного сигнала и сравнении площадей спект- я ральных полос флюоресценции хлорофилла и водной среды. Отно- я шение этих величин пропорционально отношению концентрации хло- Я рофилла и молекул воды. На сегодня уже имеется набор данных Я «спектр возбуждения-спектр флюоресценции», по которым можно а судить о возможностях неконтактного контроля хлорофилла по его Я флюореспенции и, в частности, установлен факт, что вода как тако- Я вая собственной флюоресценцией не обладает. Кроме того, по измс- Я нениям форм спектра фотолюминесценции при соответствующих из- Я менениях возбуждающей длины волны можно качественно харакге- Я ризовать состав флюоресцирующего фитопланктона, по свечению в Я УФ-свете определять соотношение физиологически наиболее актив- Я ных, ослабленных и неактивных (мертвых) хлорофиллсодержащих Я клеток.	Я
Особую актуальность приобретают дистанционный мониторинг'Я •водных экосистем в связи с антропогенным воздействием на них. Я Результаты такого воздействия сказываются и в центральных частях Я акватории Мирового океана, где без дистанционных методов невоз- И можно получить необходимую информацию.	ЛЯ
Значительная часть всех измерений и исследований выполняется Я непосредственно на поверхности океана с помощью научно-исследо-jM вательских кораблей, а также радиотелеметрических океанографические
403 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ких буев. На последних устанавливаются латники для измерения требуемых параметров, источники питания, устройства для записи информации и радиоаппаратура для передачи данных по радиоканалам на судовые или наземные приемные станции Такие средства контро-1Я открывают возможность в ближайшей перспективе ре1улярно и достаточно быстро обследовать всю акваторию Мирового океана и с помощью автоматизированных систем собирать и передавать информацию в наземные центры.
Контроль загрязнения суши (биолитосферы). В последнее время все большее распространение получают методы дистанционного исследования участков суши земной Поверхности с применением спутников, лазерной и радарной техники.
Для мониторинга биолитосферы используется радарная аэросъемка. Радарная аэросъемка (РАС) — получение изображений местности с помощью радаров, установленных на летательных аппаратах.
Существует разнообразная аппаратура для радарной аэросъемки, которая дает оперативную и подробную информацию. РАС применяют для значительных площадей и получают изображение малых масштабов, благодаря чему радарная аэросъемка является мощным обобщающим способом изучения ландшафтных особенностей.
Для аэроисследования геологического строения земной коры, поиска и разведки месторождений полезных ископаемых используют следующие методы дистанционной индикации: фотосъемку, магнитные способы, гамма-съемку, электроразведку, гравитапионную разведку, радиолокацию. В настоящее время экологический интерес к этим методам особенно проявляется при проектировании топливно-энергетических комплексов, изыскании железнодорожных трасс, выборе места заложения плотин, электростанций, проектировании трубопроводов, каналов, тоннелей и других объектов.
В сельскохозяйственном секторе экономики получают развитие аэрометоды почвенно-растительного контроля с использованием лазерной и радарной техники. Эти методы позволяют определить высоту деревьев, количество растений, измерить поток энергии, входящей в экосистему и выходящей из нее (соотношение поглощенной и отраженной радиации), получить данные, позволяющие предусмотреть распространение и статистические параметры растительности в зонах, где нет наземного контроля. Особенно перспективными является лазерные исследования, при помощи которых можно провести Учет пастбищных земель или обработанных участков; измерить очаги Фитопатогенных факторов и предотвратить их распространение; выдать лесные пожары и т.п.
Для оценки состояния почвы и сельскохозяйственных культур, решения вопросов планирования агрометео- и агротехмероприятий
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 4Q4 ; необходимо прогнозировать оптимальные сроки сева, нормы и сроки полива, долг питания и подкормки, меры борьбы с самородками  засухой, сорняками, вредителями. При этом важно иметь достоверные. оперативные и широкомасштабные данные о температуре почвы и ее вертикальном профиле (температуре воздуха), влажности почвы но вертикальному расрезу, кислотности, гумусности почвы > сведения о состоянии посевов, снежном покрове.	;
Состояние посевов принято характеризовать следующими нарамет- ' рами: биометрическими (биомасса, площадь листовой поверхности, ’ высота, густота, площадь покрытия растительностью), повреждениями (полегание, поражение болезнями^ вредителями), засоренностью (вид сорняков, количество, степень развития). Существенным экологическим параметром, которым оценивается антропогенное воздействие на г посевы, является загрязненность почв пестицидами, тяжелыми метал-лами, канцерогенами.
Изучение вышеперечисленных, параметров основано на биомет- | рии, т.е. совокупности приемов планирования и обработки данных J биологических исследований методами математической статистики, а | также оптических характеристик почвенно-растительного покрова. Я
Изучение почвенно-растительного покрова в видимой части спек- л тра основано на зависимости отражательной способности поверхнос- | ти от ее физических свойств. Для почв, покрытых растительностью, J в отраженном световом потоке можно выделить составляющие, обра-зованные почвенной поверхностью, растительной поверхностью и | многократными переотражениями от границ воздух — растительность ’ и растительность — почва (или более тонкой сложной структурой ти- j пов растительности и типов почв). На отражательные свойства ока- j зывают также влияние запыленность растительной массы, ветер, тип { минерального питания растений, концентрация в атмосфере водяно- 1 го пара, заснеженность и другое.	I
Важную роль в литосферных исследованиях играет дистанпион- л ный контроль сезонного снежного покрова. Изучение снежного по’ а крова (граница покрова, глубина, плотность, температура, влагосо- | держание) проводят с помощью активных и пассивных радиояркост- I ных методов, использующих диапазон электромагнитных волн 01 J видимого до метрового. Разбивая множество отраженных от поверх- J ности объекта сигналов на группы сигналов, близких между собой по | частоте (или длине волны), можно получить четкую картину границы 1 снега, совокупности снега и деревьев, деревьев.	3
Одним из практически полезных методов почвенного контроля | является метод изучения поверхностных радиоволн в различных его J вариантах. К поверхностным радиоволнам относят электромагнит- я ные волны, которые при своем распространении как бы прижаты
405 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование темной поверхности. Примером поверхностных радиоволн могут служить волны, излучаемые радиовещательными станциями.
Биофизические средства контроля. Важной составляющей современного мониторинга является биоэкологический мониторинг (санитарно-гигиенический), в основе которого лежат наблюдения над состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на состояние здоровья человека и населения, т.е. человеческой популяции.
В последние годы первостепенное значение приобретает задача контроля за состоянием целостного организма и, естественно, возникает необходимость разработки общей методологии системного проектирования радиоэлектронной физиологической аппаратуры. В настоящее время существует большое разнообразие методик проведения биологических анализов, контактных средств контроля состояния человеческого организма, комплексов тепловизионных, томографических исследований.
Тенденции развития средств биофизического контроля (комфортность, оперативность, высокопроизводительность, достоверность), особенно в связи с появлением космической медицины, систем человек — оператор, глобальным решением задач здоровья, свидетельствуют о целесообразности более активной разработки и серийного освоения неконтактных методов и систем контроля. При этом необходимо рациональное совмещение неконтактных и традиционных контактных датчиков, разнообразных методологий контроля и диагноза. Учитывая, что в медицинской электронике изделие морально устаревает в среднем за 4—5 лет, необходимо сопоставлять как научно-технический уровень разработок, так и сроки их практического внедрения.
В человеческом теле имеется около'500 разновидностей тканей с различными электроакустическими свойствами, из чего вытекает целесообразность комплексирования биофизического контроля как по принципам (активный, пассивный), так и по типам зондирующих полей (электромагнитные, акустические). В связи с этим встают задачи электромагнитной и акустической совместимости датчиков контроля, сопряжения полученных данных в единый диагностический Медико-биологический банк.
Первые практически пригодные активные звуколокапионные устройства для работы в воздушной среде появились в послевоенный период и предназначались для ориентации слепых, профилирования стен, измерения уровней .заполнения жидкостью. Однако в физиологическом контроле является важным не дальность локации, а чувствительность измерений.
Электромагнитный метод контроля в медицине и биологии стали использовать в начале XX века. Так, в 1924 г. было установлено, что
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 40$ J кожт обладает способностью флюоресцировать синеватым цветом J оттенки которого у разных людей неодинаковы. Интенсивность и I цвет флюоресценции кожи зависит от ее пигментации, кровенапол- I нения, состояния рецепторов, желез и др.	-	|
Учитывая важность знания упругих свойств внутренних органов и у тканей и диагностические возможности ультразвуковых волн, элект- | ромагнитно-акустический метод неконтактного подповерхностного контроля приобретает важную роль. Метод основан на переходе в I кожном покрове энергии лазерного излучения в ультразвуковые зон- 1» пирующие волны, которые затем неконтактно регистрируются при выходе из тела.	;
Необходимо учитывать, что эффективность подобного преобразо- J вания энергии электромагнитного поля в энергию акустических коле- Ч баний сравнительно мала (по отношению к традиционным электроаку- 1 стическим преобразователям), а также то, что акустическое давление 1 при переходе из тела в воздух увеличивается всего в 1,5—2.0 раза. При * численных оценках величины эффекгивности необходимо учитывать, | что интенсивность облучающего кожу электромагнитного сигнала дол- | жна быть не более 50 мВт/см2, интенсивность образованного акусти- | ческого сигнала — менее 30 мВт/см2, а также ряд других ограничении 1
Изучая органы чувств человека, исследователи пришли к заклю- J чению, что они являются естественными биологическими датчика- 1 ми контроля. Например, глаза представляют собой неконтактные j электромагнитно-биологические индикаторы в диапазоне зондиру- 1 ющих волн 380—760 нм; уши являются неконтактными акустобио- 1 логическими индикаторами, имеющих ограниченный спектральный диапазон восприятия акустических сигналов (20 Гп — 20кГц). Так- 1 тильные рецепторы кожи возбуждаются при прикосновении к ним а или давлении на них. Тепловые рецепторы кожи различают тепло j или холод. В частности, рука человека чувствует изменения темпе- ж ратуры в 1 °C.	я
§ 2. Наземные средства контроля	я
Биологические методы. Система оценки степени загрязнения ат-я мосферного воздуха, водоемов и почвы, основанная на учете состоя-Я ния соответствующих экосистем, называется биоиндикацией. Методы Я биоиндикадии основываются преимущественно на двух принципах: я регистрации обнаружения характерных организмов (биоиндикаторов) я и анализе видовой структуры биоценозов.	я
Биоиндикатор (indicator — указатель) — организм, вид или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которого можно с большой достоверностью судить о свойствах среды, в гом числе о присутствии и концентрации загрязнителей.
Согласно В. В. Соколову (1994 г), живые индикаторы имеют большие преимущества, устраняя применение дорогостоящих и трудоемких физико-химических методов для определения степени загрязнения среды: они суммируют все без исключения биологически важные данные о загрязнениях, указывают скорость происходящих изменений, пути и места скоплений в экосистемах различного рода токсикантов, позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека.
В целях биоиндикации используются низшие и высшие растения, микроорганизмы, различные виды животных. Так, чрезвычайно чуткими индикаторами загрязнения воздуха, учитывая особенности их биологии и физиологии, служат лишайники и мхи. Массовая гибель лишайников вызывается относительно малым уровнем загрязнения воздуха диоксидом серы. Именно по этой причине, как считают специалисты, в окрестностях крупных промышленных городов ряда западноевропейских стран почти полностью исчезли многие виды лишайников. В странах Скандинавии в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами используют сфагновые мхи.
Многочисленные наблюдения показали, что антропогенное загрязнение атмосферы существенно воздействует на высшие растения; изменяет окраску листьев, вызывает некроз (омертвение), опадание листьев, изменение формы роста и ветвления и другие.
Например, типичными признаками повреждения при загрязнении приземного воздуха диоксидом серы являются: у сосны обыкновенной — побурение кончиков игл хвои, у ясеня американского — обширное междужилковое обеспвечивание листьев и т.д. В.А. Вронским (1996 г.) составлена таблица, гда даны основные растения — индикаторы загрязнения атмосферного воздуха различными химическими веществами.
Из табл. 16.1 следует, что хвойные породы являются наиболее чувствительными к различным химическим загрязнениям воздуха и особенно страдают от диоксида серы. Чувствительность к нему убы-Вает в последовательности: ель — пихта — сосна — лиственница. Надежными индикаторами на озон являются наиболее чувствительные с°рта табака, томаты, цитрусовые.
Таблица 16.1
Основные растения — индикаторы загрязнения атмосферного воздуха
Химические загрязнения	Важнейшие древесные породы	Сельскохозяйс гвенные и декоративные растения
Диоксид серы SO2	Ель (европейская серебристая) Пихта европейская Сосна обыкновенная, Банкса, Ясень американский	Пшеница, ячмень, гречиха Люцерна, горох Клевер, хлопчатник Фиалка
Фтористый водород HF	Ель европейская Пихта европейская Сосна обыкновенная Орех грецкий	Виноград, абрикос, петрушка Гладиолус, ландыш Тюльпан, нарцисс Рододендрон
Аммиак NH3	Граб обыкновенный Липа сериевидная	Сельдерей Махорка
Хлористый водород НС1	Ель европейская Пихта кавказская Лиственница европейская Ольха клейкая Лешина обыкновенная	Фасоль обыкновенная Шпинат, редис Смородина Клубника
Озон Оз	Сосна Веймутова	Табак, картофель, соя Томаты, цитрусовые
Тяжелые металлы	Тсуга канадская Вяз гладкий Боярышник обыкновенный	Овсяница Орхидеи Бромелиевые
Интересно, что обычная крапива является биоиндикатором высокой конпентрации в почве кальция; многие растения-галофилы (со-лелюбы) указывают на высокую степень засоления почвы. Некоторые водные организмы свидетельствуют о степени загрязнения воды (например, личинки некоторых двукрылых насекомых). В Германии разработана и широко применяется методика использования светящихся бактерий с целью индикации загрязняющих веществ в промышленных сточных водах. О чистоте воды часто судят по нормальному развитию высших ракообразных и некоторых водорослей.
В целях определения экологического состояния водоемов исполь-, зуют результаты гидробиологических наблюдений, которые дают нап- , более полную информацию. Биоиндикация загрязнения водоемов' включает большой набор показателей, охватывающих основные тро- • фические уровни водной экосистемы: фитопланктон, зоопланктон, ; бентос и другие. При этом суммирующими (интегральными) показа-1 телями, которые способны охарактеризовать общий уровень за-« грязнения вод всем комплексом токсичных веществ и, следователь- i но, опасность водной среды для гидробионтов, являются битестовые 1 (токсикологические) показатели. Соответствующий токсикологичес-J кий анализ проводится с помощью приемов и методов биотестирова-| ния токсичности.	1
Относительно новым направлением в мониторинге югря мнения водных экосистем (прежде всего пресных) является анализ и оценка загрязненности донных отложений, которые представляют собой неотъемлемую часть водной экосистемы. Донные отложения при по-сгуплении загрязняющих веществ накапливают их, превращаясь в своего рода их хранилище (депо). При этом загрязняющие вещества могут вступать друг с другом, и с компонентами экосистемы в различные взаимодействия, в том числе химические. Тем самым донные отложения становятся источником вторичного, подчас еще более опасного, загрязнения.
В процессе экологических исследований почв применяют различные биологические показатели, «дыхание» почвы, численность грибов, дрожжей и др. При этом учитывают несколько показателей, поскольку их «чувствительность» к разным загрязняющим веществам -значительно отличается.
В работах по выявлению зон экологического неблагополучия, когда необходимо предварительно оценить экологическое состояние почв. Основными показателями являются критерии физической деградации, химической и биологической загрязненности. При этом в качестве признака биологической деградации (например, вследствие токсического воздействия) служит снижение уровня активности микробной массы, а также показатель дыхания почвы.
В последнее время в качестве комплексного показателя загрязнения почвы специалисты рекомендуют использовать показатель фитотоксичности. Фитотоксичность — тестовый интегральный показатель, характеризующий свойство загрязненной почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений.
Известно, что сточные воды, поступающие в водоемы, даже после очистных сооружений содержат токсические вещества, способные нанести значительный ущерб водным экосистемам, а следовательно, и здоровью человека.
Токсичность воды может быть обнаружена с помощью химических и биологических методов.
Химические методы, давая возможность с высокой точностью определять концентрации загрязняющих веществ, тем не менее не позволяют оценить реальные биологические эффекты как отдельных веществ, так и их комплексов и, тем более, продуктов их трансформации. Добавим к этому, что в настоящее время, по оценке А.М. Никанорова и 1-А. Хоружей (1999 г.), контролируется всего около 0,3% поступающих в среду обитания веществ.
Условно биологические методы можно разделить на методы био-индикации вод и биотестирования.
Методы биоиндикапии позволяют получить данные, которые характеризуют отклик водных биоценозов на то или иное антропогенное воздействие. Правда, указанный отклик формируется за определенный, подчас длительный промежуток времени. Поэтому, страдая определенной консервативностью, данный метод не позволяет выявить возможные адаптационно-приспособительные изменения в водных сообществах.
В отличие от биоиндикапии, методы биотестирования представляют собой характеристику степени воздействия на водные биоценозы Указанные методы позволяют получить достаточно надежные данные о токсичности конкретной пробы загрязненной воды, чем приближают' ся к химическим. Но в отличие от последних они позволяю! реально оценить токсические свойства воды, обусловленные наличием комп-лекса загрязняющих химических веществ.
Таким образом, биотестирование воды представляет собой оценку качества воды по ответным реакциям водных организмов, которые являются в этих случаях тест-объекгами (табл. 16.2).
Таблица 16.2
Область применения методов биотестирования токсичности водной среды (по А.М. Никанорову и Т.А. Хоружей, 1999 г.)
Объект биотестирования	Параметры токсичности, норматив	Цель биотестирования	Тест-организм
Химические вещества	Концентрации: ЛК55, МНК, ПДК, ОБУВ, ЭК50	Рыбохозяйственное нормирование; контроль токсичности в международной торговле	Гидробионты - представители основных трофических уровней водных экосистем, Стандартный набор тест-организмов
Производственные, технологические и сточные воды (точечные источники загрязнения)	Коэффициент (кратность) разбавления	Оценка эффективности очистки, выявление опасных компонентов, регламентация сброса, экологическая паспортизация предприятий	Набор биотестов
Природные воды (неточечные источники загрязнения)	ОТД, ХТД, лв50	Проверка соответствия качества воды установленным регламентам. Оценка токсикологического состояния водных объектов. Выявление зон экологического бедствия и чрезвычайных ситуаций	Набор биотестов
Биотестирование ныне является основным Приемом в разработке ПДК химических веществ в воде. При этом определяют такие параметры. характеризующие токсичность, как ЛК50 (летальная концентрация для 50% тест-организмов), ЭК^ (эффективная концентрация дая 50% тест-организмов), МНК (максимально недействующая концентрация), ОБУВ (ориентировочно безопасный уровень воздействия), О'1’Д (острое токсическое действие), ХТД (хроническое токсическое действие) и ЛВ50 (время гибели 50% тест-организмов).
Биотестирование применяют при оценке токсичности промышленных сточных вод на разных этапах их очистки, особенно при внедрении новых технологий, а также для разработки ПДС предприятий. Последние, как известно, включены в экологический паспорт предприятия. «Правилами охраны поверхностных вод» (1991 г.) биотестирование введено как обязательный элемент контроля указанных вод (озер, рек и т.д ). Его показатели включены в перечень показателей для выявления зон чрезвычайной экологической си туации и зон экологического бедствия.
Экотоксикология и оценка риска антропогенного токсического загрязнения. Под экотоксикологией понимают новую науку, которая исследует воздействие поллютантов (загрязнителей) на окружающую природную среду и биоту. При этом человек признается наиболее важной частью биоты, а эффекты воздействия поллютантов на здоровье человека — центральным звеном в экотоксикологии.
Как считают экологи, стратегия мониторинга токсического загрязнения ОПС должна основываться на современных научных достижениях, включающих прежде всего два главных направления: 1) экотоксикологический подход к анализу уровня и последствий антропогенного воздействия на ОПС; 2) применение концепции оценки возможного риска (анализа, оценки и управления риском).
Ныне признается, что хотя экотоксикология и оценка риска и представляют собой относительно новые отрасли научного познания, именно они выдвинулись в авангард общемировых тенденций развития методологии контроля качества среды обитания человека и оценки экологической опасности, происходящей в результате хозяйственной и иной деятельности человечества.
Экотоксикология, в отличие от классической токсикологии, рассчитывает отклик на воздействие поллютанта не отдельного организма, а популяции, сообщества или экосистемы. Важно также понять, что поллютанты воздействуют на один или более организмов-мише-Неи. Ддя того чтобы Это оценить, следует на первом этапе установить (идентифицировать) природу указанных мишеней (сам человек, до-Мац®ий скот, популяция, экосистема и т.д.) и далее исследовать тип бездействия.
В качестве главных ныне признают следующие направления экотоксикологии:
идентификацию поллютантов, их форм и компонентов в экосистеме, в которую они поступили;
выявление эффекта воздействия поллютантов, в частности биохимических, физиологических и анатомических, на отдельные организмы или небольшие группы отдельных видов (позволяет обнаружить мишени воздействия на уровне отдельного организма);
изучение эффектов воздействия поллютантов на уровне популяции, сравнение с видовыми эффектами, выделение наиболее чувствительных видов и наиболее важных эффектов для этих видов (делает возможным выявление мишеней и точек приложения на популяпионном уровне);
количественное исследование миграции поллютантов в экосистеме, в том числе массы токсикантов, которые достигают мишени через воздух, воду, почву, времени циркуляции токсикантов в этих средах;
изучение комбинированных эффектов воздействия поллютантов для интегрированной оценки их воздействия на окружающую среду.
Рассмотренные принципы экотоксикологического подхода к анализу ОПС являются базой для национальных систем и программ мониторинга окружающей среды, в том числе мониторинга качества вод, а также международных программ.
Химические методы контроля окружающей среды. Методы анализа, используемые в современных лабораториях, занимающихся контролем окружающей среды, включают множество вариантов оптических методов анализа (например, спектрофотометрию в видимом, УФ-и ИК-областях), методов разделения на основе газовой, жидкостной и тонкослойной хроматографии, радиометрических методов (применяются ограниченно, так как требуют специально подготовленных лабораторий) и электрохимических методов, таких как вольтамперометрия и ионометрия, имеющих определенные преимущества с точки зрения низкой стоимости и необходимых расходов на эксплуатацию приборов (табл. 16.3).
Таблица
Важнейшие методы физико-химического анализа
Название метода	Измеряемая величина	Определяемые загрязнения, чувствительность
1 .Спектральные; фотометрия пламени; рентгеноспектральные; фотометрические; атомноабсорбционные; люминесцентные и флуоресцентные	Поглощение или испускание видимых, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей. Колебание атомов. Рассеяние света.	Различные химические элементы, в том числе тяжелые металлы (воздух, вода, почва, растения). Органические вещества, в том числе нефть и нефтепродукты (лолумикро-, микроколичества)
Окончание табл. 16.3
Название метода	Измеряемая величина	Определяемые загрязнения, чувствительность
Тррфпактометрические	Показатель преломления	Ароматические, неароматические углеводороды, соли (вода) (макроколичества)
3 Поляриметрические	Вращение плоскости поляризации	
^Полярографические (вольт-амперные)	Сила диффузного тока При восстановлении или окислении на электроде	Ионы тяжелых металлов (воздух, вода, почва) (полумикро-, микроколичества)
Кулонометрические	Количество электричества для электродной реакции	Различные химические элементы, в том числе тяжелые металлы, канцерогены, газообразные загрязнители атмосферы (SO,, О3, NO, и др.) (микро-, субмикроко-личества)
б.Потенциометрические	Электродный потенциал	pH среды, окс-ред-потенциал почв, природной воды; присутствие различных ионов (макро-и микроколичества)
7.Кондуктометрические (включая высокочастотное титрование)	Электрическая проводимость	СПАВ в сточных водах; пестициды (почва, растения); SO?, H2SO4 в атмосфере; агрессивные среды (макро- и микроколичества)
8.Метод радиоактивных индикаторов, радиоак-тивационный	Радиоактивность	Радиоактивное загрязнение атмосферы, воды, почвы, растений (макро-, микро- и субмикроко-личества)
Главной задачей, стоящей перед специалистами данной области, является разработка новых, более чувствительных, точных, селективных и не слишком дорогостоящих методов анализа.
Лаборатории, в которых определяют субнанограммовые (10"21) содержания веществ, уже стали обычным явлением, а некоторые новые методы анализа настолько чувствительны, что позволяют определять до нескольких сотен отдельных атомов. Аппаратура, необходимая Для проведения подобных анализов (например, для анализа мелких частиц, осажденных на поверхности других сопутствующих частиц), сложная и дорогостоящая (например, стереоэлектронные и поляризационные микроскопы, рентгеновские и дифракционные спектрометры, электронные и ионные микрозонды в сочетании с масс-спектрометрами, приборы радиоактивационного анализа, лазерная техника). Для работы с такой аппаратурой требуется специальная подготовка операторов. Тем не менее более простые методы анализа достаточно Част° находят применение при повседневном контроле объектов окру-^аютцей среды. Например, pH-контроль почв и воды, контроль загрязнений в почвах, водах, атмосфере и живых организмах.
Для опенки экологическою состояния объектов окружающей среды широкое распространение получили оптические методы анализа основанные на изучении взаимодействия электромагнитного излучения с атомами или молекулами исследуемого вещества, сопровождающегося излучением, поглощением или отражением лучистой энергии
В настоящее время к классическим методам анализа можно отнести фотометрические методы анализа, которые сочетают в себе простоту используемого оборудования с одной стороны, и высокую точность измерений с другой. Основными направлениями в развитии современных фотометрических методов анализа являются повышение чувствительности и селективности фотометрических реагентов Кроме того, важное значение приобретает сочетание фотометрического анали за с экстракцией фотометрируемого соединения органическими растворителями (экстракционно-фотометрический метод)
Вместе с тем усиливается роль атомпо-абсорбпионной и эмиссионной (флуоресцентной) спектрометрии, то есть тех методов, которые уже сейчас позволяют определять большинство химических элементов в анализируемых пробах с низкими пределами обнаружения (10*14 г). Низкие значения определяемого минимума в флуоресцентном (люминесцентном) анализе достигаются обработкой анализируемых веществ специальными реактивами (хемилюминесценция). Вышеперечисленные методы позволяют идентифицировать количественный состав определяемых компонентов (загрязнителей) в различных объектах окружающей среды.
Для установления структуры и исследования механизма протекающих процессов используют методы: рентгенофлуоресцентный, дифракционный анализ, молекулярную спектрометрию (ИК-, УФ-, ЯМР-, ЭПР-спектроскопия и др.).
Радиометрические методы занимают особое положение среди методов, используемых для аналитического контроля окружающей природной среды. Их использование в лабораториях контроля загрязнений окружающей среды ограничено, так как эти методы требуют специального оборудования и соблюдения множества требований безопасности. Однако в тех случаях, когда другие методы анализа не могут быть использованы, в основном из-за очень высоких требований к пределам обнаружения, применяют радиометрические. Например, для определения следов элементов в биологических материалах используют изотопный стехиометрический анализ или нейтронно-активационный метод.
Некоторые определения основаны на измерении радиоактивности изотопов, встречающихся в природе, например 40К. На этом основано радиометрическое определение калия в почве и в калийных удобрениях.
Большое значение приобрел метод меченых атомов. Этим методом исследуют эффективность различных приемов внесения удобрений в почву, пути проникновения в организмы микроэлементов, нанесенных на листья растений.
В настоящее время быстро совершенствуются методы разделения, особенно газо хроматографические (в сочетании с ИК-. ЭПР-спект-ромегрией), и методы жидкостной хроматографии (распределительной ионнообменной, адсорбционной), а также электрофоретические методы. Для идентификации и количественного определения органических соединений со сходной структурой хроматографические методы часто оказываются незаменимыми.
Многие задачи химического анализа при охране окружающей среды связаны с необходимостью определения следов неорганических и органических веществ, часто находящихся в пробах на уровне миллиардных долей и даже ниже. В таких случаях высокая чувствительность методов анализа должна сочетаться с достаточной селективностью, а также правильностью и воспроизводимостью результатов определений. Желательно, чтобы предварительная пробоподготовка не имела сложного характера, а длительность выполнения единичного определения была минимальной.
Поскольку при контроле объектов окружающей среды чаще всего проводят серийные анализы, предпочтение отдают тем методикам, которые легко поддаются полной автоматизации начиная от отбора проб и кончая выдачей результатов анализа. При выборе метода анализа желательно, чтобы стоимость оборудования была доступна для большинства лабораторий, использующих этот метод.
Достаточно часто контроль качества окружающей среды приходится проводить в полевых условиях, а это исключает работу с крупногабаритными приборами, даже если они удовлетворяют вышеуказанным критериям.
Современные приборы и оборудование должны бьггь приспособлены для контроля широкой номенклатуры веществ и для определения по возможности нескольких компонентов проб.
В наибольшей степени вышеуказанным требованиям удовлетворяют электрохимические методы, которые находят широкое применение в анализе почв, вод, атмосферы, биологических объектов.
Электрохимические методы позволяют получать данные, объясняющие механизм химических реакций в контролируемых системах, одновременно с оценкой содержания участвующих в этих реакциях компонентов (например, при изучении циклов типа «загрязнение — окружающая среда — источник — человек»). К основным электрохимическим методам, имеющим широкое практическое применение, относятся вольтамперометрия (включая полярографию), потенциометрия (ионометрия),кулонометрия и кондуктометрия. Интересно отметить, что из всех электрохимических методов, только ионометрия с мембранными ионселекгивпыми электродами, явилась принципиально новой разработкой второй половины XX столетия. Все остальные методы известны давно и были просто модернизированы п° мере усовершенствования аппаратурного оформления.
Все методы химического анализа, и уже освоенные, и вновь появившиеся, постоянно совершенствуются. В дальнейшем их совершенствование будет происходить в основном за счет применения аналоговых и цифровых устройств или их комбинаций, а также за счет автоматизации и миниатюризации аппаратуры и модернизации способов обработки больших выборок экспериментальных данных современными математико-статистическими методами.
Вопросы для самоконтроля
1.	Какие методы исследования используются в дистанционном и на-. земном мониторинге?
2.	Сущность неконтактных и контактных методов контроля.
3.	Что называется метеорологией? Что является основным компонентом в системе метеорологических наблюдений?
4.	Какими методами и средствами осуществляются метеорологические исследования?
5.	Что такое гидрология, гидрометрия, гидрометеорология?
6.	Каковы особенности неконтактного контроля атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы?
7.	В чем преимущества дистанционных методов при изучении объектов окружающей среды?
8.	Что называется биоиндикацией? Сущность биологических методов контроля окружающей среды.
9.	Что понимают под экотоксикологией?
10.	Каким требованиям должны удовлетворять методы химического анализа объектов природной среды?
11.	Важнейшие оптические методы и определяемые ими загрязнения.
12.	Электрохимические методы анализа загрязнений окружающей среды, их преимущества.
13.	Классификация радиометрических методов анализа, их роль в экологическом мониторинге.

Глава 17. Защита атмосферы
Современная практика охраны окружающей природной среды и воздушною бассейна, в частности, включает: 1) разработку соответствующих законодательных актов; 2) экологизацию технологических процессов; 3) организацию санитарно-защитных зон; 4) очистку выбросных газов от вредных веществ; 5) меры по снижению выбросов автотранспорта; 6) государственный экологический контроль за охраной атмосферного воздуха.
§ 1. Федеральное законодательство и охрана атмосферного воздуха
Зашита окружающей среды есть конституционный долг каждого гражданина России. Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» (1989 г.) определил систему мер по предотвращению и уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, имеющую целью защитить человека и ОПС от вредных воздействий, снизить ущерб, наносимый материальным ценностям. При этом ответственность за состояние атмосферного воздуха указанный закон возложил на органы государственной власти, руководителей субъектов Федерации, органы местного самоуправления, юридические и физические лица.
Обязанностями центральных органов власти России являются:
—	формирование и проведение на территории страны единой государственной политики, разработка федеральных законов и обеспечение реализации научно-технических программ в этой области;
—	нормирование качества атмосферного воздуха и определение порядка разработки и утверждения технических нормативов выбросов за!рязняющих веществ, а также определение порядка выдачи специальных разрешений (лицензий) на их выбросы;
—	установка порядка определения и взимания платы за выбросы загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников;
—	осуществление государственного контроля за охраной атмосферного воздуха и, при необходимости, установление порядка ограничения, приостановления и прекращения деятельности объектов-загрязнителей.
При строительстве, вводе в эксплуатацию, реконструкции и технической реконструкции предприятий должны предусматриваться меры по улавливанию, обезвреживанию вредных веществ, снижению или 14 Зко-,0, ия Уч. пос. для студ. ВУЗа	•
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 44g полному исключению загрязняющих выбросов в атмосферу. При этом указывается на необходимость соблюдения нормативов ПДВ, имея в виду, что совокупность выбросов от проектируемых и действующ^* предприятий не должна ухудшать качество атмосферного воздуха. Особо подчеркивается, что введение в эксплуатацию любых технологических установок, двигателей, транспортных и иных передвижных средств и установок, независимо от того, произведены они на террц. тории России или ввезены из-за рубежа, допускается только при наличии спепиальных сертификатов, подтверждающих их соответствие установленным экологическим нормативам.
Важно подчеркнуть, что загрязняющие и потенциально опасные вещества подлежат обязательной государственной регистрации. Предварительно Минприроды России осуществляет организацию регистрационных испытаний загрязняющих и потенциально опасных веществ
Выброс загрязняющих веществ в атмосферу допускается на основании разрешения, которое выдано территориальным органом Минприроды России в порядке, определенном Правительством РФ. В указанном разрешении определяются ПДВ и другие условия, которые должны обеспечить охрану атмосферного воздуха.
Минприроды России осуществляет свою деятельность в области охраны атмосферного воздуха совместно с Министерством здравоохранения РФ, Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), другими федеральными органами исполнительной власти в пределах их компетенции.
Минприроды РФ, его территориальные органы должны разрабатывать федеральные целевые программы, программы субъектов Федерации, а также местные программы охраны атмосферного воздуха. При этом учитываются мероприятия по снижению выбросов, данные мониторинга воздуха, результаты контроля выбросов загрязняющих веществ и т.п.
Юридические и физические лица, виновные в нарушении законодательства в области атмосферного воздуха, которое повлекло за собой тяжелые прямые или косвенные последствия для здоровья населения или ОПС, могут быть привлечены к ответственности, вплоть до уголовной, в соответствия с Уголовным кодексом РФ.
§ 2. Экологизация технологических процессов
Это направление можно считать наиболее эффективным в системе мер по охране воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами. К нему относится, прежде всего, создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, которые исключают или существенно снижают попадание в воздух
419 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование вредных веществ. Например, производство феррита (магнитного ок-сшИ железа, широко применяемого при изготовлении магнитных носителей информации в ЭВМ, теле- и радиотехнике) основано на прокаливании сульфата железа:
Fe2(SO4), -> Fe2O, + SO,f и сопровождается выделением больших количеств вредного соедине-нйЯ _ диоксида серы. Однако в случае замены сульфата на карбонат образование газообразных компонентов, опасных для здоровья человека, исключается:	..
Fe2(CO3)3 -у Fe2O3 + CO2t ' 1
При проведении предварительного обессеривания тве^юго (каменного угля) или жидкого (мазута) топлива перед подачей его в топку тепловых электростанций возможно существенное понижение содержания SO2 в дымовых газах.
Вполне эффективны методы подавления генерации NOX в зоне горения топлива на предприятиях тепловой энергетики (двухстадийное сжигание топлива, рециркуляция дымовых газов). Так удается почти наполовину сократить выбросы оксидов азота с дымовыми газами. ’
Подобное направление природоохранных мероприятий предусматривает также создание непрерывных технологических процессов (по принципу «отходы одних являются сырьем для других предприятий»), замену сети мелких котельных установок на централизованное теплоснабжение, замену угля и мазута на природный газ и т.п,
§3.	Санитарно-защитные зоны
Исходя из Санитарных норм и правил 2.2,1.5/2.1.1.567-96 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов», любые объекты, которые являются источниками выбросов в ОПС вредных веществ, а также источниками шума, вибрации, ультразвука, электромагнитных волн, радиочастот, статического электричества, необходимо в обязательном порядке отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами (СЗЗ). Поэтому СЗЗ стали ныне обязательными составными компонентами промышленного предприятия или иного объекта, являющихся источниками химического, биологического или физического воздействия на ОПС и здоровье человека.
СЗЗ — это зона пространства и растительности, специально выделенная между промышленным предприятием и районом проживания населения. Обеспечивая пространство для безопасного рассеивания вредных выбросов, она должна быть надлежащим образом озеленена Удовлетворять специальным гигиеническим требованиям.
В зависимости от концентрации объектов на данной территории, ил мощности, условий эксплуатации, характера и количества выбрасываемых в атмосферу токсических веществ и т.п. для предприятий, производств и иных объектов установлены следующие минимальные размеры СЗЗ: предприятия 1-го класса опасности — 2000 м; 2-го — 1000 м; 3-го 500 м; 4-го — 300 м; 5-го — 100 м. Допускается размер СЗЗ 50 м ды предприятий пищевой промышленности, общественного питания, зрелищных и культурных объектов.
СЗЗ является полосой, отделяющей промышленное предприяие от селитебной территории. Селитебная зона, или жилая, — район населенного пункта, в пределах которого размещены жилые дома и в котором :запрещено строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, загрязняющих окружающую человека среду.
Функпии зеленых насаждений многообразны. Они не только обогащают воздух кислородом, создают благоприятный микроклимат, но и способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их.
При озеленении территории промышленных предприятий и их СЗЗ, обочин дорог обычно выбирают древесные, кустарниковые, цветочные и газонные растения в зависимости от климатического района, характера производства и эффективности данной породы для очистки воздуха, а также ее устойчивости к вредным газам. Установлено, что наиболее стойкими являются, например, акаши белая, атлант высокий, клен яснелистовыи.
Эффективность озеленения характеризуют следующие данные: хвоя одного гектара елового леса улавливает 32 т пыли, листва букового леса — 68 т. На расстоянии 500 м от предприятия при отсутствии озеленения загрязнение воздуха диоксидом серы, сероводородом и диоксидом азота в 2 раза ниже, чем непосредственно у источника загрязнения, а при наличии озеленения ниже в 3—4 раза.
§ 4.	Улавливание пыли из газопылевых выбросов
Принцип улавливания основан на отделении взвешенных частиц от воздушного потока за счет сил тяжести, инерции или центробежных сил. По конструкции это пылеосадительные камеры и циклоны.
Весьма простыми устройствами являются пылеосадительные камеры, в которых за счет увеличения сечения воздуховода скорость пылевого потока резко падает, вследствие чего частицы пыли выпадают под действием сил тяжести. Пылеосадительные камеры (рис. 17.1) используют для очистки от крупных частиц пыли и применяют в основном для предварительной очистки воздуха. Эффективность улавливания в пылеосадительных камерах зависит от времени пребывания газов в камере и расстояния, проходимого частицами под действием гравитаПй’
421 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование оИных сил. в свою очередь время пребывания газов зависит от объема камеры и скорости потока.
Эффективными пылеуловителями являются инерционные аппараты в которых пылевой поток резко изменяет направление своего двй-жения, что способствует выпадению частиц пыли. К ним относятся аппараты, в которых действие удара о препятствие используется в большей степени, чем инерция. Широко распространенными инерционными пылеуловителями являются циклоны. В иих частицы пыли движутся вместе с вращающимся газовым потоком и под воздействием центробежных сил оседают на стенках. Циклоны широко применяются Д.1Я улавливания частип размерами около 10 мкм. По конструкции они подразделяются на циклические, конические и прямоточные. Циклический циклон (рис. 17.2) состоит из двух цилиндров: наружного 1, к которому в верхней части по касательной подсоединен патрубок 2, а в нижней части — конус и пылесборник (бункер) 5, и внутреннего 3, к которому в верхней части подсоединяется труба, отводящая очищенный воздух. Запыленный воздух поступает в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса, где совершается нисходящее спиралеобразное движение вдоль корпуса к бункеру. Под действием центробежной силы частицы пыли прижимаются к внутренним стенкам наружного цилиндра и скатываются в пылесборник. В бункере поток воздуха меняет направление на 180°, теряет скорость, вследствие чего происходит выпадение частиц пыли из потока. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь, выходит из бункера и выбрасывается через выхлопную трубу.
Рис. 17.2. Циклон: 1 — наружный цилиндр; 2 — патрубок; 3 — внутренний цилиндр; 4 — корпус;
5 — бункер
В ряде случаев для очистки газового потока от взвесей применяют фильтры, в которых газовый поток проходит через волокно (фильтрующий материал), при этом частицы, обладающие инерцией, сталкиваются с ним и захватываются. Весьма эффективные тканевые и волокнистые фильтры изготавливают из очень гонких (5—10 мкм) стеклянных или асбестовых волокон или синтетических материалов, с течением времени на волокне образуется слой пыли, который удаляется встряхиванием или обратной продувкой.
Наиболее совершенными и универсальными аппаратами для очистки выбросов от взвешенных частиц являются электрические фильтры. в основе работы которых лежит осаждение взвешенных частиц под действием электрических сил.
Установки состоят из двух частей: агрегатов питания и собственно электрофильтра (рис. 17.3). Агрегаты питания включают повышающий трансформатор 2 с регулятором напряжения 1 и высоковольтный выпрямитель 3. Собственно электрофильтр состоит из корпуса 7 с входным 13 и выходным 8 патрубком, бункером 11 для сбора уловленной пыли, пылевьшускным патрубком 12. В корпусе расположены осадительные 9 и коронируюшие 10 электроды. Осадительные электроды в виде труб или пластин подключаются к заземлению 4 и положительному полюсу выпрямителя 3. Коронируюшие электроды, выполняемые чаще всего в виде проволоки, изолированы от земли с помощью изоляторов 6, и к ним подводится по кабелю 5 выпрямленный электрический ток высокого напряжения (до 50—80 кВ) отрицательной полярности.
Рис. 17.3. Принципиальная схема электрофильтра
Улавливание частиц пыли в электрофильтре включает следующие стадии: электрическая зарядка взвешенных в газе частиц; движение заряженных частиц к электродам; осаждение их на электродах и удаление осажденных частиц с электродов.
423 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование _—-------
Метод электроосаждения включается в следующем. Частины пыли сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в электрическом поле высокою напряжения, а затем движутся к заземленному осадительному электроду. Попав на заземленный уловитель, частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем частил, они стряхиваются «постукиванием» и собираются в бункере.
§ 5.	Улавливание газообразных примесей из технологических газов
Многие промышленные газы, кроме пыли и золы, содержат вредные газообразные выбросы в виде оксидов серы, оксидов азота, сероводорода и другие. Улавливание газообразных примесей преследует две пели: санитарную очистку газов и использование улавливаемых компонентов для получения удобрений, кислот, серы и других ценных химических продуктов.
В целях очистки выбросов от газообразных примесей применяют методы хемосорбции, адсорбции, каталитического и термического окисления.
Хемосорбция основана на поглощении газа жидкими поглотителями с образованием малолетучих химических соединений. Молекулы загрязняющих веществ могут абсорбироваться жидкой поверхностью физически либо взаимодействовать с абсорбентом и превращаться в другие вещества. Большинство реакций, протекающих в процессе хемосорбции, являются экзотермическими и обратимыми. Поэтому при последующем повышении температуры раствора образовавшееся химическое соединение разлагается с выделением исходных компонентов. Так, для очистки выбросов от диоксида серы применяется аммиачно-циклический метод. Он основан на обратимой реакции:
(NH4)2SO3 + SO, + Н2О 2NH4HSO3 + Q.
При температуре 30—35 ’С эта реакция протекает слева направо, а при кипячении раствора — в обратном направлении. Сначала выбросные газы пропускают через раствор (NH4)2SO3 при 30—35 °C, затем раствор, насыщенный NH4HSO3, нагревают, при этом выделяется концентрированный SO2. После охлаждения раствор (NH4)2SO3 снова поступает на улавливание SOr Метод позволяет получать сжиженный 100%-ный SO2, являющийся сырьем для получения серной кислоты.
Очистку газов проводят в специальных устройствах — абсорберах Фис. 17.4).'В этих аппаратах абсорбция может быть осуществлена Противоточно, т.е. газ и жидкость движутся в противоположных направлениях, либо прямоточно, когда оба потока имеют одинаковое
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 424 направление. В случаях относительно высоких концентраций вредных газов (1% и более) используют противоточный метод. Для уда_ ления вредных газов, имеющих сравнительно невысокую концентрацию, чаще всего применяют прямоточные скрубберы. В них жидкость диспергируется в потоке газа или газовый поток барботирует через жидкость. При этом достигается тесный контакт между пузырьками газа в жидкости либо мелкими каплями абсорбирующей жидкости в газовом потоке.
Адсорбция основана на селсктивно.м (избирательном) поглощении вредных газов и паров твердыми адсорбентами, имеющими развитую микропористую структуру.
В адсорберах (рис. 17.5) очищаемый газовый поток пронизывает снизу вверх слой адсорбента, который состоит из зернистого материала, например, активированного угля, силикагеля, оксида алюминия, пиролюзита, синтетичекого цеолита и т.п. При этом вредные примеси газа связываются адсорбентом и впоследствии могут быть выделены из него. Как правило, применяются адсорберы с неподвижным (фильтрующим) слоем адсорбента, который меняется после насыщения улавливаемым веществом, а также адсорберы непрерывного действия, в которых адсорбент медленно перемещается и одновременно очищает проходящий через него поток. Поверхность адсорбции очень велика: для некоторых материалов она достигает нескольких квадратных мет-ров на грамм (для силикагеля) и даже несколько сотен квадратных метров на грамм — для активированного угля.
2
Рис. 17.4. Схема абсорбера.
1 - абсорбент; 2 - очищенный поток; 3 - насадки; 4 - сетка; 5 - з; грязненный поток; 6 - отвод на per
нерацию или рециркуляцию
Рис.17.5. Схема адсорбера.
1 - сетка; 2 - адсорбент; 3 - очищен-ь ный поток; 4 - загрязненный лоток.
Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов промышленных выбросов в менее вредные или безвредные всшества в присутствии катализаторов. Иногда образующиеся продукты каталитического превращения остаются достаточно токсичными, однако они легко удаляются из системы в виде утилизируемых в дальнейшем продуктов. Гак, хорошо известен жидкофазный каталитический метод окисления диоксида серы, где в качестве катализатора используются Fe2+ и Мп2+. В абсорбер, орошаемый водным раствором солей железа или марганпа, поступает дымовой газ. Орошающий раствор поглощает из газа SO2:
SO2 + Н2О H2SO3;
H2SO3 т» Н> + HSO3 ;
HSO/+ О2 —> Н+ + so2-.
При этом образуется 20%-ная серная кислота, содержащая ионы железа или марганпа. Она может быть использована в сельском хозяйстве как мелиорант солонцов содового засоления.
Аналогичные газы, содержащие диоксид серы, можно окислять на твердофазных катализаторах (оксидах ванадия, железа, меди или хрома, либо полиоксидных катализаторах), предварительно подогрев газы до 400—500°С.
Образовавшийся триоксид серы SO3 затем поглощается водой с получением серной кислоты.
7^л/#¥£гл^л/£»я?^предусматривает высокотемпературное сжигание вредных примесей, которые содержатся в технологических выбросах. Его применяют для удаления, например, углеводородов, монооксида углерода и др. Для осуществления дожигания (реакции окисления) необходимо поддержание высокой температуры очищаемого газа и наличие достаточного количества кислорода.
§ 6.	Сокращение выбросов автотранспорта
Основным источником загрязнения городского воздуха в настоящее время является автомобильный транспорт. На его долю приходится более половины всех загрязняющих веществ, поступающих в воздушную среду крупных городов. В состав отработанных выхлоп-ных газов входят около двухсот различных веществ. Многие из них весьма токсичны: монооксид углерода, оксиды азота, аэрозоли свин-Ца’ полициклические ароматические углеводороды, включая бензпирен. В связи с этим возникла острая необходимость разработки таких
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 426 мероприятий, которые бы позволили снизить выбросы автотранспорта или ослабить их негативное воздействие на качество среды обитания в городах.
Градостроительные мероприятия включают специальные приемы застройки и озеленение автомагистралей, размещение жилой застройки по принципу зонирования (в первом эшелоне застройки — от магистрали — размещаются здания пониженной этажности, йтем — дома повышенной этажности и в глубине застройки — детские и лечебно-оздоровительные учреждения. Тротуары, жилые, торговые и общественные здания изолируются от проезжей части улиц с напряженным движением многорядными древесно-кустарниковыми посадками). Важное значение имеют сооружение транспоргных развязок, кольцевых дорог, использование подземного пространства для размещения гаражей и автостоянок.
Наибольший выброс выхлопных газов имеет место при задержках машин у светофоров, при стоянке с невыключенным двигателем в ожидании зеленого света, при трогании с места и форсировании работы мотора. Поэтому в целях снижения выбросов необходимо устранить препятствия на пути свободного движения потока автомашин. В частности, сооружают специальные автомагистрали, не пересекающиеся на одном уровне с движением машин или пешеходов, специальные переходы для пешеходов на всех пунктах скопления машин, а также эстакады или тоннели для разгрузки перекрывающихся потоков транспорта.
Улучшению качества атмосферного воздуха в сочетании со снижением шума способствует применение электрического транспорта (трамвая, троллейбуса).
Контроль выброса токсичных веществ. Для снижения загазованности воздушной среды необходимо ограничить количество вредных веществ, выделяемых каждым автомобилем, т.е. установить нормы выброса токсичных веществ с выхлопными газами. Соответствие автомобилей указанным стандартам (в частности, По содержанию оксида углерода и углеводородов в выхлопных газах) проверяют инспекторы ГИБДД.
Отметим при этом, что такое простое мероприятие, как регулировка двигателей, Может резко снизить токсичность выхлопных газов.
Изменение состава топлива. Известно, что в целях предотвращения детонации горючего в двигателях автомашин в него добавляют тетраэтилсвинец, который делает выхлопные газы особо токсичными. Поэтому большие усилия были затрачены на замену указанного вещества на менее опасные, а также на получение стойкого к детонации бензина. При введении в топливо так называемых присадок, можно существенно уменьшить количество некоторых токсичных веществ: сажи,
д27 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование альдегидов, оксида углерода и других. Так, для карбюраторных двигателей самыми эффективными оказались смеси различных спиртов.
Использование энергии торможения. Заметного сокращения расхода энергии, а значит, количества сжигаемого топлива и уменьшения, загрязнения воздушной среды, можно достичь, если использовать энергию, затрачиваемую па торможение. Указанная рекуперация была впервые успешно реализована на электрическом транспорте. Ныне построены и успешно используются в автобусах маховичный и гидро-пневматический рекуператоры. При этом экономия топлива составила 27—40%, объем выхлопных газов снизился на 39—49%.
Перевод автомобилей на сжиженный газ приводит к тому, что в выхлопе газобаллонных автомобилей содержится в 3—4 раза меньше оксида углерода, нежели в выхлопе бензиновых двигателей. При загрузке в баллоны 300 л сжиженного газа автобус способен пройти без заправки до 500 км. Если добавить к этому, что газ дешевле бензина, то достоинства газобаллонного автомобиля становятся еще более наглядными.
Нейтрализаторы выхлопных газов. К настоящему времени выпускаются нейтрализаторы следующих видов: каталитические (используются твердые катализаторы), пламенные (дожигание примесей в открытом пламени), термические (метод беспламенного окисления) и жидкостные (с помощью химического связывания примесей жидкими 'реагентами). При этом широкое распространение получили каталитические нейтрализаторы, которые превращают токсичный оксид углерода в малоопасный диоксид.
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания. Например, в США разработан карбюратор с раздельным смесеобразованием. Он позволяет кроме обычной смеси получать обогащенную, которая подается в специальную предкамеру со свечой зажигания. Благодаря этому происходит полное сгорание рабочей смеси, что в свою очередь позволяет свести до минимума содержание оксида углерода и углеводородов в выхлопных газах. Создан карбюратор, благодаря которому возможно использовать низкооктановые сорта бензина без антидстонационных добавок. В этом устройстве, состоящем из теплообменника, смесителя и реактора, бензин не только распыляется, НО и расщепляется с помощью катализатора на более простые газы, например метан.
Во многих странах мира разрабатываются новые, более совершенные двигатели, которые можно устанавливать на серийные автомобили. В частности, указывают на перспективность роторно-поршнево-Го двигателя Ванкеля, который компактнее поршневых двигателей: объем в среднем на 30%, а масса на 11% меньше.
Альтернативное топливо. Весьма перспективным заменителем традиционного топлива для автомобилей является водород. Двигатель, работающий на жидком водороде, не дает никаких запахов, не .выделяет таких токсичных веществ, как свинеп, оксиды азота, углерода. Жидкий водород почти в десять раз легче бензина. На одном из международных автомобильных конкурсов первое место занял «фольксваген», для которого топливом служил водород. Интересно что его отработанные газы были чище городского воздуха, который засасывался в карбюратор.
Признается перспективным автомобиль с размещенным на его шасси химическим реактором, в котором вырабатывается водород из углеводородов. Расчеты показали, что иметь такой реактор на машине экономичнее, нежели возить это топливо в специальных баллонах.
Преградами на пути широкого внедрения водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей является сложность получения его в достаточно больших количествах и необходимость обеспечения высокого уровня безопасности при осуществлении процесса горения водорода.
К другим видам альтернативного топлива можно отнести этиловый и метиловый спирты и их смеси. В США создан двигатель, в котором вместо бензина используется жидкий азот. Бак с охлажденным до жидкого состояния азотом соединен с испарителем, окруженным «рубашкой», в которой циркулирует воздух. Жидкий азот, попадая в испаритель, превращается вследствие быстрого повышения температуры в газ, который выходит под большим давлением из испарителя и приводит в действие электрогенератор. Вырабатываемый последним ток после выпрямления подается для питания электродвигателей, установленных на колесах. Выхлопные газы такого автомобиля состоят из чистого азота, который, естественно, не загрязняет атмосферу.
Электромобили. Весьма перспективным является проект массового перехода от автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями на электромобили, которые действуют от батарей-аккумуляторов, подзаряжаемых на станциях.
Электромобили бездымны, бесшумны, их выделения не токсичны, они просты в управлении, а эксплуатация значительно экономичнее, особенно в городах. Этому способствует относительно небольшой среднесуточный пробег автомобилей в городе, ограничение скорости и возможность организации сети зарядных станций для батарей-аккумуляторов.
Сейчас в мире эксплуатируется сотни тысяч электромобилей различного назначения, и парк их непрерывно растет. Дальнейшие успехи в разработке электромобилей в основном будут зависеть от решения ряда технических проблем (создания компактных, недоротх
429 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование и легких аккумуляторов, разработка быстродействующих зарядных устройств). Укажем также на необходимость резкого увеличения резервных мощностей электростанций, поскольку они недостаточны, если потребуется в перспективе ежедневная подзарядка многих миллионов электромобилей.
Перспективно широкое внедрение так называемых гибридных двигателей- в городе при относительно небольших скоростях должен использоваться только электромотор, питающийся от небольших батарей и обеспечивающий запас хода на 40—50 км, а при выезде за город должен включаться обычный двигатель. Одновременно электромотор может быть использован как генератор для подзарядки аккумулятора.
Солнечный автомобиль использует солнечную (или световую) энергию, которая улавливается при помощи сйециальных солнечных батарей. Электромобиль на спиральных гидридно-никелевых батареях прошел несколько лет назад без подзарядки 601 км.
Как же побыстрее и подешевле создать массовый экологически чистый автомобиль? Прежде всего, считают специалисты, необходимо усовершенствовать существующие конструкции: постараться уменьшить расход топлива, само топливо сделать более приемлемым с точки зрения чистоты выхлопов, добиться снижения сопротивления воздуха, так как оно при больших скоростях современных автомобилей отбирает большую долю энергии. Можно использовать новые, например керамические, материалы для двигателей, чтобы повысить их КПД (за счет достижения более высоких температур), что приведет к снижению потребления топлива И, соответственно, к уменьшению загрязнения атмосферного воздуха. Начиная с 1998 г. компании «Дже-нерал моторе», «Форд» и «Крайслер» начали реализовывать программу выпуска экологичных автомобилей.
§7.	Государственный мониторинг и контроль за охраной атмосферного воздуха
Государственный мониторинг состояния атмосферного воздуха в основном проводит Росгидромет, который располагает 661 стационарным постом (в 236 городах и поселках), 107 химическими и 53 кусто-вьтми лабораториями. Так, в одной Москве действуют 36 стационар-НЬ1Х постов, на них воздух оценивается по 30 стандартным показате-Лям. При маршрутных наблюдениях и дополнительных обследованиях загрязнения атмосферного воздуха часто используются передвижные
Часть II. управление качеством окружающей природной среды 43g лаборатории. Гак, лаборатории типа «Атмосфера» могут проводить ежегодно анализ до 5000 проб.
Разработаны мобильные лазерные комплексы (лидары) для контроля за загрязнением атмосферного воздуха на относительно большом расстоянии от источника загрязнения.
Для слежения за трансграничным переносом вредных веществ (в частности, с территорий сопредельных с Россией стран) развернута сеть станций на западных границах сараны. При этом особенно тщательно контролируются такие вредные газы, как диоксиды серы и азота.
В биосферных заповедниках России расположены станции, составляющие систему фонового мониторинга. На них собирается информация о наиболее значимых для человечества и биосферы в целом компонентах атмосферы — озоне и диоксиде углерода, химическом составе осадков, атмосферно-электрических характеристиках, оптической плотности аэрозолей и т.н.
Данные об уровне загрязнения атмосферы после их обработки
передаются в компетентные органы, которые на их основе составляют прогнозы, вырабатывают мероприятия, направленные на сниже-
ние концентрации вредных веществ, предупреждают население о возможном повышении уровня Загрязненности атмосферного воздуха в
связи с неблагоприятными метеорологическими условиями и др.
Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха осуществляют Минприроды России и его территориальные органы; порядок контроля определен Правительством РФ (ст. 24 Закона «Об охране атмосферного воздуха»).
Государственный контроль должен обеспечить соблюдение условий, установленных разрешениями на выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; стандартов, нормативов, правил и иных требований ох-
раны атмосферного воздуха; соблюдение режима санитарно-защитных ;
зон объектов,
имеюйшх стапионарныс источники
выбросов
вредных 1
веществ в атмосферный воздух; выполнение федеральных и регионалы- j
ных программ охраны атмосферного воздуха, а также соответствующих г.
программ субъектов федерации; выполнение иных требований законо- *
дательства РФ в области охраны атмосферного воздуха.
Вопросы для самоконтроля
1.	Перечислите мероприятия, направленные на защиту воздушного бассейна. Дайте их краткую характеристику.
2.	Какова роль законодательства в области охраны воздушною бассейна?
3.	Что такое экологизация технологических процессов? Приведите примеры.
4. Для каких ислей устраиваются санитарно-защитные зоны? Какую роль выполняют зеленые насаждения?
э.	Охарактеризуйте существующие методы очистки выбросных га-{ов от пыли. Какие аппараты для этого применяют?
б.	Какие методы очистки выбросных газов от химических веществ вы знаете? Какие принципы лежат в основе их работы?
7.	Какие методы снижения загрязнения воздушного бассейна выхлопными газами автотранспорта разработаны? Почему медленно реализуется программа выпуска экологичных автомобилей, например электромобиля и «солнечного» автомобиля?
8.	Каковы задачи государственного контроля за состоянием охраны атмосферного воздуха? Кто его осуществляет?
Глава 13. Охрана водных ресурсов
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения вредными веществами предусматривает комплекс мер: I) разработку соответ-ствующих законодательных актов; 2) организацию мониторинга водных объектов; 3) охрану поверхностных и подземных вод, включая-очистку промышленных и бытовых стоков; 4) подготовку воды, используемой для питьевых и хозяйственных целей; 5) государственный контроль за использованием и охраной водных ресурсов.
§ 1. Федеральное законодательство и охрана водных объектов
Водное законодательство включает Водный кодекс Российской Федерации и принимаемые в соответствии с ним федеративные законы и иные нормативные правовые акты, а также законы и иные нормативные правовые акты субъектов РФ (республик, краев, областей).
Целью водного законодательства является регулирование отношений в области использования и охраны водных объектов. При этом использование водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является приоритетным. Для указанного вида водоснабжения необходимо использовать защищенные от засорения и загрязнения поверхностные и подземные водные объекты.
На всех водопользователей в законодательном порядке возлагается обязанность сокращать изъятия и потери воды, не допускать засорения, истощения и загрязнения водных объектов. Запрещен сброс сточных вод (СВ) в водные объекты, если последние отнесены к особо охраняемым, содержат природные лечебные ресурсы, находятся в местах массового отдыха населения или курортных зонах, а также в местах нереста и зимовки ценных видов рыб и т.п.
Главную роль в охране вод играет государственный учет поверхностных и подземных вод, который осуществляется в целях текущего и перспективного планирования рационального использования водных ресурсов, их восстановления и охраны. В егооснове лежат данные государственного мониторинга и данные учета, которые предоставляются водопользователями. Своды систематизированных данных о водных объектах, водных ресурсах, режиме, качестве и использовании вод, а также о водопользователях включаются в Водный кадастр
Водный кодекс РФ запрещает вводить в эксплуатацию:
—	любые объекты, которые не оборудованы очистными сооружениями и устройствами, предотвращающими засорение, истощение и загря мнение водных объектов;
—	сбросные и водосборные сооружения, а также гидротехнические сооружения (ГГС) без рыбозащитных устройств;
—	объекты промышленности, сельского хозяйства и другие комплексы, которые не имеют санитарно-защитных зон;
—	оросительные, обводнительные и осушительные системы, водохранилища, плотины и каналы до завершения мероприятий, которые предотвращают их вредное воздействие на водные объекты.
Важную роль в охране водных ресурсов играет лицензирование водопользования, а также сброса сточных и других вод. Порядок лицензирования водопользования регулируется ст. 48—53 и 83 Водного кодекса РФ,, а также постановлением Правительства РФ «Об утверждении Правил предоставления в пользование водных объектов, находящихся в государственной собственности, установления и пересмотра лимитов водопользования, выдачи лицензии на водопользование и распространительной лицензии».
Нарушение требований по охране и рациональному использованию водных объектов влечет за собой ограничение, приостановление и даже запрещение эксплуатации хозяйственных и других объектов, которые оказывают негативное влияние на состояние водных объектов. Решение об этом принимается Правительством РФ или органами исполнительной власти ее субъектов. Предварительно дается представление специально уполномоченного государственного органа управления использованием и охраной водного фонда, специально уполномоченных государственных органов в области охраны ОПС, государственного органа санитарно-эпидемиологическогонадзора.
§ 2.	Мониторинг водных объектов
Государственный мониторинг водных объектов, являясь составной частью системы государственного мониторинга окружающей природной среды, включает мониторинг поверхностных водных объектов суши и морей, мониторинг подземных водных объектов, мониторинг водохозяйственных систем и сооружений.
Он предусматривает: 1) постоянные наблюдения за их состоянием, качественными и количественными показателями как поверхнос-тных, так и подземных вод; 2) сбор, хранение и обработку данных наблюдений; 3) создание и ведение банков данных; 4) оценку, составление прогнозов изменения состояния водных объектов и пере-
Часть II. Управление качеством окружающей природном среды 43V лачу соответствующей информации правительственным органам ф/_ дерапии и ее субъектов.	Г
Государственный мониторинг водных объектов осуществляет Министерство природных ресурсов (МНР), Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) и другие специально уполномоченные государственные органы в области охраны окружающей среды.	I
МПР РФ отвечает за развитие сети станций и постов наблюдения на водных объектах, разработку автоматизированных информационных систем (АИС) по ведению государственного мониторинга водных объектов, создание наблюдательной сети постов на водохозяйственных системах и сооружениях. Росгидромет ведет наблюдение за загрязнением поверхностных вод суши, охватывая при этом 154 водоема и 1172 водотока, на которых исследуются гидрохимические показатели.
Санитарно-эпидемиологическая служба России отвечает за санитарную охрану водоемов. Она располагает 2600 санитарно-эпидемиологическими учреждениями, 35 научно-исследовательскими учреждениями гигиенического и эпидемиологического профиля. Кроме того, имеется сеть санитарных лабораторий на предприятиях, занятых изучением состава сточных вод и качества воды водоемов.
В настоящее время большое внимание уделяется развертыванию сети автоматизированных станций, которые способны измерять и контролировать изменение десятков показателей качества воды, причем весьма быстро.
§3.	Схемы комплексного использования и охраны вод
В целях разработки комплексных мероприятий, имеющих целью удовлетворение перспективных потребностей в воде населения и народного хозяйства в сочетании с охраной вод, составляются генеральные, бассейновые и территориальные схемы.
Генеральные схемы комплексного использования и охраны вод определяют принципиальные направления развития водного хозяйства страны, что позволяет достаточно четко выявить технико-экономическую целесообразность и очередность проведения наиболее крупных водохозяйственных мероприятий. На их основе разрабатываются бассейновые схемы для бассейнов рек и других водных объектов. Гер~ риториалъные схемы, разрабатываемые на основе генеральной и бассейновой схем, охватывают конкретные экономические районы страны и субъекты Российской Федерации.
Для координации деятельности различных водопользователей, направленной на восстановление и охрану водных объектов в пределах бассейна, Водный кодекс РФ требует составления так называемого бассейнового соглашения о восстановлении и охране водных объектов. Указанные соглашения заключаются между специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда и органами исполнительной власти субъектов федерации, которые расположены в пределах бассейна водного объекта (например, озера Байкал).
Бассейновое соглашение основывается на водохозяйственных балансах, схемах комплексного использования и охраны водных ресурсов, государственных программах по использованию, восстановлению и охране водных ресурсов и в обязательном порядке учитывает предложения органов государственной власти субъектов РФ (краев, областей и т.д.).
В 1996 г. Правительство России приняло постановление «О порядке разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты», согласно которому нормативы ПДВ на водные объекты должны разрабатываться и утверждаться по бассейну водного объекта или его участку в целях поддержания поверхностных и подземных вод в надлежащем состоянии.
§ 4.	Охрана поверхностных вод
К поверхностным относятся воды, постоянно или временно находящиеся на земной поверхности. Это воды рек, временных водотоков, озер, водохранилищ, прудов, водоемов, болот, ледников и снежного покрова.
Меры по их охране предусмотрены в Правилах охраны поверхностных вод, утвержденных Госкомприроды СССР от 21.02.91. Особое внимание в них уделено охране водных объектов при сбросе в них сточных вод.
Поверхностные воды охраняются от засорения, истощения и загрязнения. Для предупреждения засорения осуществляют мероприятия, которые исключают попадание в них мусора, твердых отходов и Других предметов, отрицательно воздействующих на качество вод и Условия обитания гидробионтов. Строгий контроль за минимально допустимым стоком вод, ограничение их нерационального потребления способствуют защите поверхностных вод от истощения.
Весьма важной и притом сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматривается Ряд мероприятий, в частности: мониторинг водных объектов; созда-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 43б/ ние водоохранных ин; развитие безотходных и безводных технолв-гий, а также систем оборотного (замкнутого) водоснабжения; очиЛч ка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и других)* очистка и обеззараживание поверхностных и подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения и других целей.	>
§ 5.	Организация водоохранных зон
Для поддержания водных объектов в состоянии, которое соответствует экологическим требованиям, исключает загрязнение, засорение и истощение поверхностных вод и сохраняет среду обитания животных и растений, организуют водоохранные зоны. Ими являются территории, примыкающие к акватории рек, водохранилищ и других поверхностных водных объектов; на них устанавливается специальный режим использования и охраны природных ресурсов, а также осуществления иной деятельности. В пределах указанных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, где не разрешается распахивать землю, рубить лес, размещать фермы, и т.п.
Согласно Водному кодексу РФ на правительство страны возложена обязанность установления размеров и границ водоохранных зон и их прибрежных защитных полос. Так, минимальная ширина указанных зон для озер от среднемноголетнего уреза в летний период и для водохранилищ от уреза воды при нормальном подпорном уровне при акватории до 2 км2 составляет 300 м, более 2 км2 — 500 м.
Аналогичный показатель для рек определяется длиной реки; от истока до 10 км — 15 м; от 11 до 50 км — 100 м; от 51 до 100 км — 200 м; от 201 до 300 км — 400 м; свыше 500 км — 500 м.
Большое значение в деле охраны поверхностных вод от засорения . и загрязнения имеют водоохранные лесные насаждения вокруг естественных и искусственных водоемов и водотоков. Они предназначены для защиты их от разрушительных действий ветров и поступающей в них с водосбора воды, а также для уменьшения потерь воды на испарение. Лесные насаждения улучшают водный режим водоемов, санитарно-гигиенические условия побережья и его ландшафтно-декоративное оформление, качество воды в водоемах, уменьшают их заиление, сокращают потери земельных угодий из-за переработки берегов волнами (абразии). Водоохранные лесные насаждения, размещаемые вокруг питьевых водохранилищ, должны удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям, которые предъявляются к питьевым водохранилищам. В их состав входят до 50% хвойных пород, которые размещают в крайних 2—3 рядах со стороны водохрани- : лища для защиты его зеркала от опадающих листьев. Кроме хвойных
437 Раздел Ш. Охрана природы и рациональное природопользование р эти насаждения вводят лиственные породы, обладающие большой фитонпидмой способностью (липа, тополь и др.).
Помимо водоохранных зон в целях обеспечения охраны вод могут устанавливаться также зоны и округа санитарной охраны. Они устанавливаются в целях охраны водных объектов, используемых для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также содержащих природные лечебные ресурсы.
§ 6.	Очистка бытовых сточных вод
При очистке сточных вод (СВ) производится разрушение или извлечение из них вредных веществ.
Комплексом инженерно-технических сооружений и санитарных мероприятий, которые обеспечивают сбор и удаление за пределы населенных мест и предприятий загрязненных СВ, их очистку, обезвреживание и обеззараживание (уничтожение опасных микроорганизмов), является канализация.
Согласно Ю.В. Новикову (1998 г.), мощность очистных сооружений канализации в стране превышает 58 млн м3 в сутки, а протяженность канализационных сетей в населенных пунктах достигла 114 тыс. км. Через системы канализации городами и иными населенными пунктами сбрасывается 21,9 млрд м3 сточных вод в год; из них только 76% проходит через очистные сооружения. В поверхностные водные объекты (а это главные источники питьевого водоснабжения) ежегодно через коммунальные системы канализации поступает 13,3 млрдм3 СВ, из которых 92% сбрасывается загрязненными и лишь 8% стоков очищается на очистных сооружениях до установленных нормативов. Согласно официальным данным, 60% эксплуатируемых канализационных очистных сооружений перегружены, около 38% эксплуатируются 25—30 лет и требуют срочной реконструкции. Добавим к этому, что 52 города и 845 поселков городского типа вообще не имеют централизованных систем канализации.
В целях экономического стимулирования природоохранных мероприятий Правительство РФ в 1996 г. приняло постановление «О взимании платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов», согласно которому определен порядок и размеры платежей за сброс СВ и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов с предприятий и организаций, отводящих свои СВ в указанные системы. При этом плата распределяется в соотношении: в федеральный бюджет — 40%, в бюджет субъектов Федерации — 60%. Полученные средства должны направляться на восстановление и охрану водных объектов.
Очистка бытовых СВ может осуществляться механическими и биологическими методами. При механической очистке СВ разделяют на жидкую и твердую части. Жидкая далее подвертается биологической очистке, которая может быть естественной и искусственной. Естественная биологическая очистка СВ осуществляется на земледельческих полях орошения и фильтрации, а также в биологических прудах Искусственная биологическая очистка проводится на специальных сооружениях (биофильтрах, аэротенках). Образующийся при этом ид обрабатывают на иловых площадках или в специальных устройствах — метатенках.
Производственные СВ предварительно проходят локальные очистные сооружения (ЛОС), где освобождаются от взвешенных частиц или специфических токсичных компонентов с использованием механических, химических или физико-химических методов очистки (рис. 18.1)
На практике применяется несколько видов систем орошения: сплошной .залив, залив по бороздам и полосам, дождевание, подпочвенное орошение. Последний способ наиболее удовлетворяет санитарно-техническим, эпидемиологическим, агроэкономическим, водохозяйственным и, что немаловажно, эстетическим требованиям. При использовании очистных сооружений с полями орошения и при круглогодичном приеме СВ с сезонным регулированием их подачи, полив осуществляется только в вегетационный период, а в остальное время СВ поступают в пруды-накопители.
Рис. 18.1. Принципиальная схема очистки городских СВ
рис. 18.2. Схема биофильтра: 1 - подача СВ; 2 - распределитель СВ;
3 - загрузочный материал; 4 - поддерживающая решетка; 5 - отведение очищенных СВ.
Биологические пруды предназначены для глубокой очистки бытовых и производственных СВ, предварительно прошедших очистку на ЛОС. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией (с помощью механических аэраторов), их глубина обычно в пределах 1—3 м. В окислительных процессах большую роль играет водная растительность, которая способствует снижению концентрации биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема.
Сооружения искусственной биологической очистки. В основе биологической очистки лежит, как известно, процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в СВ. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), который включает множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов — водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоз, симбиоз и антагонизм).
Биофильтры находят широкое применение при суточных расходах бытовых и производственных СВ до 20—30 тыс. м3/сут.
Биофильтр (рис. 18.2) представляет собой резервуар, который заполняется загрузочным материалом (гравий, керамзит, шлак). Сточная вода подается выше поверхности загрузочного материала; рав-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 44g номерно над ней распределяется через загрузочный материал, на поверхности которого обра зуется биологическая пленка (биоценоз) аналогичный активному илу в аэротенке.
При эксплуатации сооружений биологической очистки следует тщательно соблюдать технологический регламент их работы, не до- ' пускать перегрузок и особенно залповых поступлений токсичных компонентов, значительных отклонений от активной реакции среды, так как эти нарушения могут губительно сказаться на жизнедеятельности микроорганизмов и вывести биологические окислители из строя ‘
Обеззараживание СВ, прошедших стадию биологической очистки, а также нс прошедших таковую, проводят газообразным хлором, хлорной известью, а также гипохлоритом натрия. В последние годы интенсивно внедряются методы обеззараживания СВ при помощи озона и УФ-лучей, а также электроимпульсного разряда.
Место выпуска сточных вод населенного пункта должно быть расположено ниже его границы по течению водотока. Сброс сточных, сбросных и дренажных вод в черте населенного пункта допускается в исключительных случаях на основании разрешений, выдаваемых органами по охране ОПС и согласованных с органами государственного санитарного надзора.
I
§ 7.	Охрана подземных вод	4
Поверхностная гидросфера неразрывно связана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и другими компонентами ОПС Поэтому, учитывая взаимосвязь всех ее экосистем, нельзя обеспечить -чистоту поверхностных водоемов и водотоков без соответствующей за- ; щиты подземных вод. Последняя заключается в предотвращении исто- ' щения запасов подземных вод и предохранении их от загрязнения
Согласно ст. 1 Водного кодекса РФ подземные воды — это воды, * в том числе минеральные, находящиеся в подземных водных объектах. При этом подземные воды и вмещающие их горные породы признаны единым водным объектом.
В целях борьбы с истощением запасов пресных подземных вод, являющихся стратегическим резервом для питьевого водоснабжения буДУ" Щих поколений, предусматриваются следующие мероприятия: 1) рациональное размещение водозаборов по площади; 2) регулирование режима водоотбора подземных вод; 3) уточнение величины эксплуатационных запасов (чтобы не допустить их истощения); 4) для самоизливаюшихся артезианских скважин установление кранового режима эксплуатаций-
Иногда для профилактики истощения подземных вод применяют искусственное пополнение их посредством перевода части поверхностного стока в подземный.
Борьба с загрязнением подземных вод включает профилактические и специальные мероприятия. Профилактические меры являются основными, поскольку требуют наименьших затрат. Специальные мероприятия направлены в первую очередь на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (противофиль-трапионпые стенки, завесы), перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа или откачки их из специальных скважин.
Важнейшей профилактической мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов служит устройство вокруг них зон санитарной защиты.
Зоны санитарной защиты (ЗСЗ) состоят из трех поясов. Первый пояс включает территорию на расстоянии 30—50 м непосредственно от места водозабора (скважины). Это зона строгого режима, в ней запрещено присутствие Посторонних лиц и проведение работ, не связанных с эксплуатацией водозабора. Второй пояс ЗСЗ служит для защиты водоносного горизонта от бактериальных загрязнений, а третий — от химических загрязнений. Здесь запрещается размещение любых объектов, которые могут вызвать то или иное загрязнение, например животноводческих комплексов. Не допускается рубка леса, использование ядохимикатов и др.
Минприроды России в 1998 г. утвердило Методические указания до разработке нормативов предельно допустимых вредных воздействий (ПДВВ) на подземные водные объекты и предельно допустимых сбросов вредных веществ в подземные водные объекты. Нормативы ПДВВ представляют собой совокупность количественных и качественных показателей (характеристик) процессов и сооружений, которые могут оказывать вредное воздействие на подземные воды. В случае соблюдения этих нормативов вредное воздействие не превышает допустимых пределов.
Нормативы ПДВВ определяются для каждого проектируемого, строящегося или действующего объекта хозяйственной деятельности, применительно к конкретному подземному водному объекту, на который может оказывать воздействие указанная деятельность.
§ 8.	Охрана малых рек
В России свыше 2,5 млн малых (длиной до 100 км) рек. Они формируют почти половину суммарного объема речного стока, в их
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 44g бассейнах проживает до 44% всего городского населения и почти 90% сельского (Ю.В. Новиков, 1998).
Малые реки, будучи своеобразным компонентом географической среды, выполняют функции регулятора водного режима определенных ландшафтов, поскольку в значительной степени поддерживают равновесие и осуществляют перераспределение влаги. Добавим к этому, что они определяют гидрологическую и гидрохимическую специфику средних и крупных рек.
Поскольку сток малых рек формируется в тесной связи с ландшафтом бассейна, они отличаются высоким уровнем уязвимости, причем не только при чрезмерном использовании водных ресурсов, но и при освоении водосбора. Особенно большой вред малым рекам наносит интенсивная хозяйственная деятельность. Из-за этого они быстро зарастают и заболачиваются, деградируют и, в конце концов, исчезают
Охрана вод малых рек тесно связана с охраной от загрязнения той территории, с которой река собирает свои воды. Специалисты подсчитали, что за год в малые реки Владимирской области поступает более 4000 т органики, 6000 т взвешенных веществ, десятки тонн нефтепродуктов, а с полей смывается паводками и дождями более 2000 т аммонийного азота и 600 т нитратов.
Поскольку у малых рек способность к самоочищению существенно ниже, нежели у больших, важно создавать на их берегах водоохранные зоны и строго поддерживать их режим. В указанную зону (шириной от 100 до 500 м) входят пойма, надпойменные террасы, бровки и крутые склоны берегов, овраги и балки. Вдоль берегов рекомендуется устройство полосы леса или луга шириной от 15 до 100 м. Запрещается распашка склонов по берегу, выпас скота, строительство животноводческих ферм, обработка прилегающих к рекам полей ядохимикатами. Овраги, примыкающие к водоохранной зоне, должны быть укрепле-, ны, родники, которые питают малую реку, — расчищены.
Повышению способности малых\рек к переработке биохимически окисляемых примесей, которые поступают со стоками и сбросами загрязненных вод, способствует искусственная аэрация. Это достигается посредством установки плотины с переливом, благодаря чему падающая даже с небольшой высоты вода хорошо насыщается кислородом.
§ 9.	Очистка производственных сточных вод
Методы очистки производственных сточных вод подразделяются на механические, химические, физико-химические и биологические.
Для механической очистки применяют следующие сооружения. решетки, на которых задерживаются грубые примеси размером больше 5 мм; сита, задерживающие примеси СВ размером до 5 мм; пескО' ловки, служащие для задержания минеральных загрязнений СВ, пре-
443 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование имущественно песка; жироловки, маслоловушки, нефтеловушки, смо-лоуловители для улавливания ns СВ соответствующих загрязнений, более легких, чем вода; отстойники для осаждения взвешенных веществ с удельным весом больше единицы.
Принцип действия песколовки основан на том, что под влиянием сил тяжести частицы, удельный вес которых больше, чем удельный вес воды, но мере движения их вместе с водой в резервуаре оседают на дно. В соответствии с закономерностями гидравлики потока песчинки уносятся вместе с водой только при определенной скорости течения. При снижении этой скорости крупицы песка оседают на дно резервуара, а вода течет дальше.
Песколовки бывают горизонтальные, в которых вода движется в горизонтальном направлении (рис. 18.3), вертикальные, в которых вода движется вертикально вверх (рис. 18.4) и круглые с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды (рис. 18.5).
Рис. 18.3. Схема горизонтальной песколовки (вид сверху)
В последних песколовках происходят процессы, аналогичные явлениям, наблюдаемым в чайной чашке. При перемешивании налитого в чашку чая чаинки собираются в центре чашки. При круговом движении СВ в круглой песколовке крупные частицы песка аналогичным образом собираются в ее центре. Через устроенное в центре песколовки отверстие они попадают в специальную камеру.
Рис. 18.5. Круглая песколовка
При механической очистке из производственных СВ путем проце* живания, отстаивания (рис. 18.6) и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различного характера (песок глинистые частипы, окалина и другие), а из бытовых СВ - до 60%
Рис. 18.6. Схема радиального отстойника: 1 - входная труба;
2 - отводящая труба; 3 - шламосборник; 4 - канал вывода шлама;
5 - механический скребок
В целях очистки СВ от нефтепродуктов также широко применяется метод отстаивания, который в данном случае основан на способности самопроизвольного разделения воды и нефтепродуктов. Частицы последних под действием сил поверхностного натяжения приобретают сферическую форму, и их размеры находятся в диапазоне от 2 до 3 - 102 мкм. В основе процесса отстаивания лежит принцип выделения нефтепродуктов под действием разности плотностей воды и частиц масла. Содержание нефтепродуктов в стоках находится в широких пределах и составляет в среднем 100 мг/л.
Выделение нефтепродуктов производится в нефтеловушках (рис. 18.7). Грязная вода подается в приемную камеру и, пройдя под перегородкой, попадает в отстойную камеру, где и происходит процесс разделения воды и нефтепродуктов. Очищенная вода выводится из нефтеловушки, а нефтепродукты образуют пленку на поверхности воды и удаляются специальным устройством. Подобным образом устроены жироловушки, маслоло-вушки и смололовушки, использующие принцип разности плотности воды и загрязнений, более легких (например, масло), чем вода.
Химические методы применяются для очистки производственных СВ. Основными приемами являются нейтрализация и .окисление-восстановление, они могут применяться и как самостоятельные, и как вспомогательные в сочетании с другими.
Рис. 18.7. Схема типовой нефтеловушки: 1 — сточная вода; 2 — приемная камера; 3 — отстойная зона; 4 — очищенная вода; 5 — вертикальные полупогруженные перегородки; 6 — нефтесборные трубы; 7 — пленка всплывших нефтепродуктов
Производственные технологические процессы проходят как в кислых (избыток ионов Н+), так и в щелочных (избыток ОН') средах, что приводит к появлению соответствующих стоков. Сбалансировать количество ионов Н+ и ОН' — в этом состоит суть метода нейтрализации щм очистке стоков.
Рациональным является взаимное объединение кислых и щелочных стоков. Водоотведение кислых и щелочных стоков по единой системе трубопроводов не всегда целесообразно, так как это может вызвать выпадение осадков в трубах и, как следствие, засорение сети.
В целях нейтрализации кислых вод применяют щелочные реагенты: известь СаО, гашеную известь Са(ОН)2, кальцинированную соду Na2CO3, каустическую соду NaOH, аммиачную воду, а также фильтрование через нейтрализующие материалы (известняк, доломит, магнезит, мел).
Для нейтрализации щелочных вод наиболее часто применяются кислоты: серная, соляная, азотная, реже уксусная. Возможно использование для этих целей также дымовых газов, содержащих СО,, SO,, no2.	2 2
Сточные воды, содержащие окисленные переменновалентные элементы (Cr6*, Cl1-, СР+, N3-, N5+ и др.), обезвреживаются в две ступени. На первой — элементы, находящиеся в высшей (или высокой) степени окисления, восстанавливаются до низшей (или промежуточной) валентности, при которой данный элемент на второй ступени очистки может быть выделен из жидкой фазы в виде осадка, газа или переведен в малотоксичную форму.
г Окислительный метод используется 'при очистке промышленных от токсичных цианидов, сульфидов, меркаптанов, фенолов, крезолов и т.д. Реагентами являются хлор и его производные (гипо
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 44g хлориты, диоксид, хлораты), кислород, озон, перманганаты, хроматы и бихроматы, пероксид водорода. Восстановительный метод меняется для очистки СВ от нитритов и нитратов, хроматов и бихроматов, хлоратов и перхлоратов, сульфатов, броматов, йодатов. Восстановителями в этом случае служат окисленные перемешювалентные элементы, содержащиеся в сульфитах, сульфидах, солях двухвалентного железа, диоксиде серы (из дымовых газов).
Физико-химические методы также в основном применяются для очистки производственных СВ. Однако в последнее время некоторые из них стали использоваться и при очистке городских СВ К ним относится, в частности, коагуляция — процесс укрупнения коллоидных частиц в жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. При первоначальном размере частиц 0,001 — 0,1 мкм после коагуляции их величина достигает 10 мкм и более, т.е. тех размеров, при которых они могут быть выделены механическими’ методами. Коагуляция не только приводит к слипанию частиц, но и нарушает агрегативную устойчивость полидисперсной системы, в результате чего происходит разделение твердой и жидкой фаз.
Разновидностью коагуляции является процесс флокуляции — укрупнение мелкодисперсных частиц за счет электростатического взаимодействия под влиянием специально вводимых полиэлектролитов — флокулянтов. В практике водоочистки наибольшее распространение получили активированная кремнекислота и полиакриламид (ПАА). Доза коагулянтов и флокулянтов зависит от состава обрабатываемых вод и уточняется при пусконаладочных работах на очистных сооружениях.
Флотация — процесс выделения из воды в пенный слой взвешенных и эмульгированных загрязнений в результате прилипания к пузырькам газа, подаваемого снизу в очищаемой жидкости.
Сорбция — метод глубокой очистки производственных СВ от растворенных органических и некоторых неорганических загрязнений. В процессах водообработки она может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими биологическими, химическими методами. Сорбция позволяет не только выделить и сконцентрировать загрязнения из СВ, но и утилизировать их в технологическом процессе, а очищенные воды использовать в оборотном водоснабжении.
Механизм адсорбции заключается в переходе молекулы растворенного вещества из объема жидкости на поверхность твердого сорбента под действием его силового поля. В качестве сорбентов используют различные естественные и искусственные материалы: золу, коксовую мелочь, торф, цеолиты, активные глины и др. Особенно широко для этих целей применяются активированные угли, удельная поверхность адсорбции достигает 400—900 м2/г.
Для концентрированных СВ, содержащих органические загрязнения, представляющие техническую ценность, эффективным методом
4д7 Раздел II]. Охрана природы и рациональное природопользование очистки является экстракция. Она основана на смешивании двух вза-имонсрастворимых жидкостей (одна из которых сточная вода) и распределении в них, согласно растворимости, загрязненного вещества.
В качестве экстрагентов используют различные органические вещества: ацетон, хлороформ, бутилапетат, толуол и т.д. Разделение экстрагента и экстрагированного вещества производится перегонкой смеси. Это определяет одно из основных требований выбора экстрагента: разная температура кипения экстрагента и выделяемого вещества После разделения смеси экстрагент вновь используется в цикле очистки вод, а вещество утилизируется.
Ионный обмен — извлечение катионов и анионов из растворенных в СВ загрязнений при помощи ионитов, являющихся твердыми природными или искусственными материалами (например, искусственные ионообменные смолы). Извлеченные при помощи ионного обмена вещества в дальнейшем утилизируются или уничтожаются. Катиониты вступают в обмен с катионами, аниониты — с анионами.
Ионный обмен является обратимым процессом:
R H+PbCl2 (R )3РЬ2++2НС1 .
Катионит Катионит
Несмотря на эффективность и экологичность, ионообменный метод не нашел широкого применения в промышленности из-за дефицита ионообменных смол и необходимости организации реагентного хозяйства для регенерации ионитов.
Биологический метод, описанный выше, является наиболее экологически чистым из всех методов. Один из основных принципов экологии — «природа знает лучше» — реализуется здесь микробными сообществами путем превращения сложных экологически опасных веществ в простые, безвредные.
§10.	Освоение безводных и бессточных технологий
Подсчитано, что 1 м3 неочищенной СВ, поступивший в природный водный объект, может загрязнить сотни кубометров чистой воды, создав тем самым неприемлемые условия для жизнедеятельности гидробионтов. Поэтому перспективны такие технологии, которые или вообще не используют воду, или не образуют загрязненных стоков, спешное внедрение их в практику полностью решило бы проблему защиты водоемов от загрязнения. В настоящее время в ряде произ-^дств химической промышленности, например, в производстве ам-
милка, синтетического метанола и других продуктов, перешли от водяного охлаждения высокотемпературных газовых смесей на воздушное. Так были сняты весьма острые вопросы забора свежей воды д^ производственных нужд и образования загрязненных сточных вод
Перспективны также технологии водообсспечения, которые характеризуются минимальным потреблением свежей воды При замкнутой технологии предприятие забирает воду из природного источника, использует ее для производства продукции, после чего образовавшаяся СВ подвергается глубокой очистке и вновь возвращается в цикл Имеющиеся небольшие потери воды, например при испарении, пополняются посредством забора свежей воды (рис. 18.8).
В ряде отраслей промышленности частично реализованы замкнутые водооборотные схемы с локальной очисткой. Так, в нефтехимической промышленности оборотное водоснабжение сэкономило 90% воды производственного назначения.
Очистное сооружение
Рис. 18.8. Схема использования воды в замкнутом контуре предприятия ' (Ю.В. Новиков, 1998 г.)
§11.	Подготовка воды для питьевых целей Ц
Важнейшей среди бодоохранных проблем является разработка эф- ‘ фекгивных с эколого-гигиенических позиций методов подготовки и поверхностных вод для питьевых целей.	’ Л
кирязнение природных источников питьевого водоснабжения при недостаточной эффективности работы водоочистных сооружений вле-че1 ja собой ухудшение качества подаваемой потребителям питьевой воды и создает опасность для здоровья населения во многих регионах России, обусловливает высокий уровень заболеваемости кишечными инфекциями, гепатитом, увеличивает степень риска воздействия на организм человека канцерогенных и мутагенных факторов.
Каждый второй житель нашей страны вынужден использовать для питьевых целей воду, не соответствующую по ряду показателей гигиеническим требованиям; почти треть населения страны пользуется децентрализованными источниками водоснабжения без соответствующей водоподготовки; население ряда регионов страдает от недостатка питьевой воды и отсутствия связанных с этим санитарно-бытовых условий. Отставание России от развитых стран по средней продолжительности жизни и повышенная смертность (особенно детская) в значительной мере связаны с потреблением недоброкачественной воды.
Более 100 лет метод обеззараживания воды хлором является в России наиболее распространенным способом борьбы с загрязнением. В последние годы было установлено, что хлорирование воды представляет серьезную угрозу для здоровья людей, поскольку попутно образуются крайне вредные хлорорганические соединения и диоксины. Добиться снижения концентрации указанных веществ в питьевой воде можно путем замены хлорирования на озонирование или обработку УФ-лучами. Эти прогрессивные методы широко внедряются на станциях водоподготовки многих стран Западной Европы и США. В нашей стране, к сожалению, из-за экономических трудностей применение экологически эффективных технологий осуществляется крайне медленно.
На ряде отечественных станций водоподготовки на заключительной стадии используют сорбционные, процессы с применением активированных углей (адсорбентов), которые эффективно извлекают из воды нефтепродукты, СПАВ, пестициды, хлорорганические и другие соединения, в том числе и обладающих канцерогенными свойствами.
При неуклонном возрастании техногенного загрязнения поверхностных вод в мировой практике питьевого водоснабжения в последние Десятилетия наметилась тенденция к переходу на использование артезианских (подземных) вод. Артезианские воды выгодно отличаются °т поверхностных: уровень их минерализации, органического, бактериального и биологического загрязнения намного ниже. В ряде слу-Чаев такие воды вполне отвечают гигиеническим требованиям и могут Сдаваться потребителям, минуя традиционную подготовку. Однако если артезианские воды по своей гидрохимической природе бескис-5 Эколо! ия. Уч. пос. для сгуд. ВУЗа
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 45q породные (не содержал растворенного кислорода), то они могут содержать ингредиенты-восстановители (ионы Мп2’, Г'е2+ и сероводород) в концентрациях, превышающих допустимые. Тогда необходима очистка, которая сводится к обработке воды сильными окислителями, например, перманганатом калия, озоном, кислородными соединениями хлора. В результате обработки названные примеси переходят в нерастворимое состояние и затем легко удаляются фильтрованием.
§12.	Государственный контроль за использованием и охраной водных ресурсов
В 1997 г. правительство России утвердило «Положение об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов», в соответствии с которым указанный контроль осуществляют Министерство природных ресурсов (МИР), отделы государственного контроля за использованием и охраной водных объектов территориальных органов (бассейновых органов, которые функционируют на территории субъекта Российской Федерации).
Основной задачей МПР является осуществление государственного контроля за соблюдением требований водного законодательства России, стандартов, нормативов, правил и иных правовых актов, имеющих обязательную силу для всех пользователей водными объектами при проведении ими всех видов работ, свя занных с использованием и охраной водных объектов, в том числе внутренних морских вод и территориального моря РФ. Вместе с органами Госсанэпиднадзора Министерство осуществляет государственный контроль за изучением, использованием и охраной подземных водных объектов, а совместно с органами федерального горного промышленного надзора — водных объектов, содержащих природные лечебные ресурсы.
Государственные инспекторы по контролю за использованием и охраной водных объектов наделены широкими полномочиями, в частности они имеют право: посещать без предварительного уведомления объекты и организации, являющиеся водопользователями и во-допотребителями, а также при необходимости военные, оборонные и другие объекты с учетом установленного режима их посещения; давать обязательные для использования предписания по устранению выявленных в ходе проверок нарушений режима пользования водными объектами и контролировать их исполнение; осматривать и при необходимости задерживать суда (в том числе иностранные), допустившие незаконный сброс загрязняющих веществ или не принявши6 необходимые меры по предотвращению загрязнения водных объек-
тон; предъявлять организациям (в том числе режимным) и физическим липам требования провести мероприятия по улучшению состояния, использования и охраны водных объектов и по организации контроля за сточными водами и их влиянием на водные объекты; рассматривать дела об административных правонарушениях и налагать административные взыскания на лиц, виновных в нарушении водного законодательства.
Следует иметь в виду, что решения органов государственного контроля за использованием и охраной водных объектов являются обязательными для исполнения всеми водопользователями; они могут быть обжалованы только в гражданский или арбитражный суд.
Вопросы для самоконтроля
1.	Охарактеризуйте роль, которую играет законодательство в комплексном использовании и охране водных ресурсов?
2.	Что такое мониторинг водных объектов и кто его проводит?
3.	Для чего составляются схемы комплексного использования и охраны вод? Их виды. Что такое бассейновое соглашение?
4.	Перечислите мероприятия по охране поверхностных вод.
5.	Для чего установлены водоохранные зоны? Какую роль играют водоохранные лесные насаждения?
6.	Какие сооружения входят в систему искусственной биологической очистки?
- 7. Пере числите мероприятия, проводимые с пелью борьбы с истощением и загрязнением подземных вод.
8.	Почему в настоящее время так остро стоит проблема охраны малых рек?
9.	Перечислите методы очистки сточных вод предприятий.
10.	Какие основные устройства применяются при механической о чистке сточных вод?
11.	Какие процессы используются при химической и физико-химической очистке сточных вод?
12.	Охарактеризуйте роль бессточных производств в решении проблемы охраны водоемов
13.	Почему хлорирование питьевой воды является опасным для потребителей? Какие альтернативные хлорированию методы обеззараживания ^од кы знаете?
• 14. Кто осуществляет государственный контроль за использованием 11 охРаной водных объектов? Какими полномо чиями наделены государ-етвенные инспектора?
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 45^
1
Глава 19. Порядок обращения с крупнотоннажными отходами
§ 1.	Виды отходов
Отходы производства и потребления — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства и потребления, а также продукции, которая утратила свои потребительские свойства. При этом вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые — считаются отбросами. Отходы могут быть самыми различными (рис. 19.1)
Рис. 19.1,, Основные виды отходов (В.А. Вронский, 1996 г.)
Количество бытовых отходов в расчете на одного человека увеличивается примерно на 1—4%, а по массе — на 0,2—0,4% в год и в настоящее время составляет, кг/год: в благоустроенных зданиях — 160—19Q, в неблагоустроенных зданиях — 600—700. Проблема указанных отходов в настоящее время весьма остро стоит во многих странах мира. В частности, в городах США образуется ежегодно около 150, млн т отходов и ожидается к 2004 г. увеличение их количества еще на

453 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование 20%. В значительно меньшей но размеру Японии количество образующихся бытовых отходов превышает 72 млн т ежегодно.
Наибольшая часть из сотен миллионов тонн промышленных отходов образуется в угольной промышленности, предприятиями черной и цветной металлургии, тепловыми электростанциями, в промышленности строительных материалов.
В последние годы возросло количество опасных (токсичных) отходов, которые способны вызывать отравление или иное поражение живых существ. К ним относятся прежде всего различные ядохимикаты, не использованные в сельском хозяйстве, отходы промышленных производств, содержащие канцерогенные и мутагенные вещества и другие. В США 41% твердых бытовых отходов (ТБО) классифицируют как «особо опасные», в Венгрии — 33,5%; в то время, как во Франции — 6%, Великобритании — 3%, а в Италии и Японии — только 0,3%.
В нашей стране накоплено около 80 млрд т отходов (А.М. Никаноров, Т.А. Хоружая, 1999 г.) и ежегодно их количество увеличивается. К началу 1997 г. на предприятиях различных отраслей промышленности скопилось более 1,4 млрд т только токсичных отходов. В 1995—1997 гг. ежегодное образование токсичных отходов достигло примерно 90 млн т, в том числе I класса опасности — порядка 0,16 млн т, II класса — 2,2 млн т, III класса — 8,7 млн т, IV класса — 78,8 млн т. В целом по России количество опасных отходов составляет около 10% от всей массы ТБО.
Острым является вопрос о так называемых химических «ловушках» — давно забытых захоронениях опасных отходов, на которых построили жилые дома и другие объекты. Они со временем дают о себе знать, в частности появлением необычных заболеваний среди местного населения. Учет подобных захоронений в США показал, что имеется в наличии не менее 32 тыс. потенциально опасных; в ФРГ выявлено около 50 тыс. таких участков, в Нидерландах — 4000. Химическими ловушками могут быть и более 80 мест ядерных взрывов под землей, проведенных в интересах экономики на территории России. '
§ 2.	Законодательство в сфере обращения с отходами
Федеральный Закон «Об отходах производства и потребления» Достаточно четко сформулировал основные пр'инципы политики го-сУДарства в указанной области: охрана здоровья человека, поддержа-НИе или восстановление благоприятного состояния ОПС и сохране-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 454 ние биологического разнообразия в природе; научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов общества, которое должно обеспечивать устойчивое развитие последнего; использование научно-технических достижений в целях внедрения малоотходных технологий и методов экономического регулирования деятельности в области обращения с отходами для уменьшения их количества и вовлечения в хозяйственный оборот; доступность информации в области обращения с отходами; международное сотрудничество России в области обращения с отходами.
Статья 54 Закона РФ «Об охране окружающей природной среды» установила, что местные органы власти, предприятия, учреждения, организации, граждане обязаны принимать эффективные меры по обезвреживанию, переработке, утилизации, складированию или за-, хоронению производственных и бытовых отходов, соблюдать действующие экологические, санитарно-гигиенические и противоэпидемические нормы и правила. Запрещается сброс отходов и канализационных стоков в водоемы общего пользования, подземные водоносные горизонты, поскольку последние рассматриваются в перспективе как источники питьевого водоснабжения.
Захоронение потенциально опасных и особо токсичных отходов производится с разрешения специально уполномоченных на то государственных органов Российской Федерации в области охраны природы. Деятельность по обращению с отходами, в том числе опасными, подлежит лицензированию. Опасные отходы в зависимости от степени их вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека подразделяются на классы опасности. При этом на опасные отходы составляется специальный паспорт.
В настоящее время ведется государственный кадастр отходов, который включает федеральный классификационный каталог отходов, государственный реестр объектов размещения отходов, а также банк данных об отходах и технологиях утилизации и обезвреживания. При этом постановлением Правительства РФ от 22 июля 1992 г. № 55 утвержден Порядок инвентаризации мест и объектов добычи, транспортировки, переработки, использования, сбора, хранения и захоронения радиоактивных веществ и источников ионизирующего излучения на территории России. Местами и объектами, подлежащими инвентаризации, являются любые предприятия, объединения, учреждения, войсковые части независимо от подчиненности и форм собственности, а также участки территорий, на которых осуществляется (или осуществлялась ранее) любая деятельность с использованием радиоактивных веществ или источников ионизирующего излучения.
Постановлением правительства России от 13.09.96 № 1098 утверждена федеральная целевая программа «Отходы». Она разработана в целях: 1) создания нормативной и технологической базы для реали-
,ации единой государственной политики в сфере обращения с отходами на всех уровнях управления; 2) обеспечения стабилизации, а в дальнейшем сокращения и ликвидации загрязнения ОПС отходами; 3) экономии природных ресурсов за счет максимально возможного вовлечения отходов в хозяйственный оборот.
В соответствии с Федеральным Законом «О лицензировании отдельных видов деятельности» Правительство РФ своим постановлением от 23.05.02 г. №340 утвердило Положение о лицензировании деятельности по обращению с опасными отходами, осуществляемой юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями.
Лицензирование деятельности по обращению с опасными отходами осуществляется Министерством природных ресурсов РФ и его территориальными органами. При этом для получения лицензии соискатель лицензии представляет в лицензирующий орган надлежащие документы. Срок действия лицензии на осуществление деятельности по обращению с опасными отходами — 5 лет.
§ 3.	Транспортирование отходов
Надлежащая организация сбора и транспортировки отходов может внести большой вклад в оздоровление окружающей природной среды. В США, где- норма накопления твердых бытовых отходов в 2—3 раза выше, чем у нас, на их удаление и обезвреживание расходуется около 10 млрд долларов в год, причем больше половины этих средств идет на сбор и транспортировку.
Промышленные отходы обычно удаляются самими предприятиями в специальные места захоронения (иногда отвалы) или на общие свалки, куда поступают твердые бытовые отходы (мусор) из городов и поселков.
Твердые бытовые отходы (ТБО) по мусоропроводам зданий собираются в специальные камеры и далее в мусоровозы. При отсутствии последних мусор собирается в специальные контейнеры. Во многих городах организуется сбор мусора от населения непосредственно в мусоровозы. Очевидно, что эти методы несовершенны, не обеспечивают надлежащей санитарии и гигиены, поскольку камеры и контейнеры являются рассадниками насекомых и грызунов и источниками неприятных запахов.
В ряде стран, например в Швеции, применяют пневматический транспорт для удаления мусора из мусоропроводов по подземным каналам до станции переработки, которая обслуживает несколько здании. Здесь мусор прессуют для уменьшения объема и перегружают в
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 455 мусоровозы. Впервые в Москве такая станция стала работать в жилом районе Чертаново.
В некоторых странах (США, Великобритания, Италия и др.) применяется сплав в канализацию дробленных отходов из квартир, домов, гостиниц и т.п. Для этого у раковин устанавливаются механические дробилки, из которых измельченный мусор вместе со сточной водой удаляется в канализацию, где он обезвреживается в специальных очистных установках. Указанный метод имеет большие преимущества перед вывозной системой, поскольку позволяет удалять быстро разлагающуюся часть отходов сразу же после образования. Эксплуатируются также системы удаления мусора, в которых его пневматическая транспортировка сочетается с дроблением и сплавом в канализацию.
Однако в подавляющем большинстве случаев ТБО вывозятся пока еще на так называемые неконтролируемые свалки, которые представляют собой специально отведенные в пригородах отгороженные участки. С позиции охраны природы такие свалки не выдерживают никакой критики. Вредные вещества, например из пищевых отходов, вымываются, загрязняя тем самым водоемы и подземные воды. Кроме того, отходы подвергаются процессу гниения, часто загораются, в результате чего происходит загрязнение воздушной среды.
В связи с вышеизложенным представляется необходимым упомянуть о так называемых диоксинсодержащих отходах, которые образуются при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками, при обезвреживании воды хлорированием, при производстве пестицидов.
Диоксины, относящиеся к классу хлорутлеводородов, являются самыми токсичными из синтезированных человеком веществ. Харак-теризуясь,мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим (отравление плода или внутриутробное отравление эмбриона) действием, они подавляют иммунную систему человека, вызывая тем самым «диоксиновый СПИД». При получении человеком высоких доз (например, при вдыхании аэрозолей, через продукгы питания) диоксины вызывают постепенное истощение и последующую смерть без наличия при этом явно выраженных патологических симптомов («синдром изнурения»). Важно указать, что биологическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низких дозах.
Проблема диоксинов впервые возникла в США в 30—40 гг. В России первое крупномасштабное диоксиновое загрязнение природной среды зафиксировано в 1991 г. в районе г. Уфы. Было обнаружено, что содержание диоксинов в водах р. Уфа более чем в 50 тыс. раз
457 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование превысило их ПДК (Голубчиков. 1994 i.). Причиной загрязнения воды стало поступление фильтрата из уфимской городской свалки промышленных и бытовых отходов. Как следствие, количество диоксинов в Крови, жировой ткани и грудном молоке многих жителей Уфы и Стерлитамака увеличилось в 4—10 раз по сравнению с допустимым уровнем
Для транспортирования опасных отходов необходимо соблюдение следующих условий: наличие паспорта опасных отходов, наличие специально оборудованных и снабженных специальными знаками транспортных средств, соблюдение требований безопасности к транспортированию опасных отходов на транспортных средствах, наличие документации с указанием количества транспортируемых опасных отходов, цели и места назначения.
§ 4.	Полигоны для твердых бытовых отходов
В мировой практике наибольшее распространение получили следующие методы обращения с ТБО: 1) строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки; 2) компостирование с получением азотного удобрения или биотоплива; 3) сжигание отходов на мусоросжигающих заводах; 4) ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков; 5) предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов из отходов; 6) пиролиз ТБО — высокотемпературный (около 1700 °C) нагрев без доступа воздуха.
Федеральный закон «Об отходах производства и потребления» в ст. 12 установил требования к объектам размещения отходов. Создание таких объектов — специально оборудованных сооружений (полигонов, шламохранилищ, отвалов горных пород и др.), — допускается на основании разрешений, выданных специально уполномоченными федеральными органами исполнительной власти. При этом определение места строительства объектов размещения отходов осуществляется на основе геологических, гидрогеологических и иных исследований и при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы.
В целях снижения загрязнения окружающей природной среды вместо неконтролируемых свалок строят полигоны для твердых отходов, которые эксплуатируются во многих городах России. Для них обычно выбирают место в глинистом грунте, в котором можно складировать отходы в течение 20—25 лет и более (И.Ф. Ливчак, Ю.В. Воронов, 1988). Основание выбранной площадки делают в виде большого корыта глубиной 1,5 м и более для скапливания в нем фильтрата. Если глинистого грунта нет и основание для полигона приходится делать в водопро-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 453 нииаемых грунтах, дно корыта выстилают слоем привозной глины толщиной 0.5 м (рис. 19.2).
Рис. 19.2. Схема разреза полигона для твердых отходов'
1 —лесозащитные полосы (зеленая зона); 2 — промежуточный изолирующий слой; 3 — отходы; 4 — укрывающий наружный слой растительного грунта; 5 — естественное или искусственное водоупорное основание (глина)
В течение суток вывозят отходы иа одну площадку полигона и уплотняют бульдозерами послойно до 2-метровой высоты. На следующий день отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую укрывают изолирующим слоем грунта толщиной 0,25 м. Такая изоляция и последующее уплотнение грунта препятствуют загрязнению воздушной среды, а также распространению насекомых и грызунов.
В целях снижения площади полигон загружают послойно до высоты 60 м и более. После заполнения полигона поверхность последнего покрывают растительным грунтом.
Для размещения полигонов ТБО часто используют овраги и другие неудобные для сельского хозяйства земли. После полной загрузки полигона и покрытия растительным грунтом поверхность его можно использовать для устройства парков, садов, игровых площадок и других целей.
Рассмотрим проблемы, связанные с захоронением ТБО в так называемых могильниках (рис. 19.3). В их число входят: 1) вымывание веществ и загрязнение грунтовых вод; 2) образование метана; 3) просадка грунта.
Наиболее серьезной из перечисленных является первая проблема. По мере просачивания воды сквозь любой материал в ней растворяются и с ней выносятся различные химические вещества. Такая вода, проходя через отходы, образует особенно ядовитый фильтрат: в
Рис. 19.3. Схема совершенного захоронения отходов с системой защиты окружающей среды (Б. Небел, 1993 г)
нем наряду с остатками разлагающейся органики присутствуют железо. ртуть, свинец, пинк и другие металлы из ржавых консервных ба-иок, негодных батареек и электроприборов, а также красители, пестициды, моющие средства и другие химикаты. Этот ядовитый раствор поступает в подземные водоносные горизонты, и оттуда вредные вещества могут попасть и в питьевые воды. Сообщается, что по этой причине зоной экологического кризиса стала Флорида (США). Здесь
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 4§q много закрытых свалок расположено в заболоченной местности, а большую (около 90%) часть питьевой воды жители получают за счет грунтовых вод. Очистка подобных свалок (а их насчитывается более 200 на территории указанного штата) обойдется в 10 млн долларов. Это изнанка, на первый взгляд, «дешевого» способа ликвидации отходов.
Образование метана — это вторая проблема. Так каку захоронен-ного мусора практически нет доступа к кислороду, его разложение идет анаэробно, при этом образуется легковоспламеняющийся метан. Он может распространяться в земле горизонтально, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при искрении или зажигании. В США известны случаи разрушения более 20 домов, расположенных на расстоянии до 300 м от свалок, причем взрывы привели к жертвам. Кроме того, метан способен распространяться вверх, отравляя при этом корни и губя растительность, а также вызывая эрозию почвы. В ряде городов указанную проблему решают путем устройства на месте свалок «газовых скважин», перехватывающих образующийся метан, который можно впоследствии использовать как топливо или для других целей.
Наконец с течением времени по мере разложения отходы проседают. При этом образуются неглубокие впадины, в них скапливается вода и весь участок впоследствии превращается в болото с ядовитой водой.
Все вышеизложенное требует новых подходов к устройству могильников.
Для периодического контроля за качеством грунтовых вод по периметру свалки устраиваются так называемые мониторинговые колодцы.
§ 5.	Компостирование твердых отходов
Компостами называют органические удобрения, получаемые в результате разложения растительных и животных остатков микроорганизмами. Для их приготовления используют навоз, навозную жижу и помет птиц в смеси с различными видами торфов, городской мусор, опавшие листья деревьев, солому и другое. При компостировании в органической массе повышается содержание питательных веществ (азота, фосфора) в усвояемой растениями форме, обезвреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество пеллюлозы и пектиновых веществ; удобрения становятся сыпучими, что облегчает их внесение в почву. Разные по составу и способу приготовления
461 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование компосты применяют под многие культуры, выращиваемые на различных почвах, кроме торфяно-болотных. Компосты часто используют вместо остродефицитных органических удобрений (навоз, торф).
В специальных компостных установках процесс разложения целенаправленно регулируется: создается температура до 70 °C, при которой погибают микробы и семена сорных растений. Ныне признается, что компостирование — вполне рациональный способ ликвидации определенных отходов, почти не ока бывающий вредного воздействия на окружающую среду. Однако при переработке отходов, содержащих металлы, последние могут накапливаться в компосте в больших количествах. Во избежание загря шения компоста тяжелыми металлами последние стараются заблаговременно удалить.
В настоящее время наиболее совершенным считается непрерывный процесс компостирования с аэробным окислением органических отходов во вращающемся наклонном барабане. Туда поступает частично освобожденный (при помощи магнитов или вручную) от металлического лома мусор. Для его окисления в барабан вентилятором подается горячий воздух. Отходы находятся в барабане около трех суток. Процесс протекает с выделением тепла, вследствие чего компостируемая масса обезвреживается, а бумажная масса и пищевые отходы измельчаются в частицы размером 1—2 мм. После дополнительной сепарации металла мусор попадает на грохот для отделения некомпостируемых отходов: резины, кожи, дерева, цветного металла и полимерных металлов. Далее компостируемый материал из грохота поступает в измельчитель, после чего компост может быть использован в сельском хозяйстве.
Признается целесообразным осуществлять совместное обезвреживание и переработку ТБО и осадка СВ. Такая технология способствует насыщению компоста разнообразной полезной для почвы микрофлорой и микроэлементами и позволяет поддерживать биотермичес-кий процесс в оптимальном режиме. При этом гибнет большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов, личинки мух.
§ 6.	Сжигание твердых отходов
Сжигание твердых отходов в кострах или примитивных печах нельзя считать целесообразным ни с экономической ни, тем более, с экологической точек зрения. При этом не только загрязняется воздуптня я сРеда, но и не используется образующаяся тепловая энергия. Ряд специалистов считает, что оно может быть оправдано только в том случае, если сочетаются утилизация тепловой энергии и очистка отходящих газов. Такой процесс происходит на мусоросжигательных
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 455 станциях (заводах), которые имеют паровые или водогрейные котлц со специальными топками. Температура в топке должна быть не менее 1000 °C. чтобы сгорели все дурнопахнущие примеси. Однако перед выбросом в атмосферу газы следует очищать, например с помощью электрических фильтров.
Б. Небел приводит в качестве примера электростанцию в Балтиморе (штат Мериленд), введенную в эксплуатацию в 1984 г. Она сжигает в день 2000 т мусора, получаемый пар приводит в действие генератор, вырабатывающий электроэнергию для 60 тыс. жилых домов.
На сегодняшний день в России работает относительно немного мусоросжигающих заводов (Москва —2, Владивосток, Сочи, Пятигорск, Мурманск и др.). Так как не предусматривается второй стадии газовой очистки, в золе отмечается повышенная концентрация диоксинов (до 1 мкг/кг) (В.И. Коробкин, Л.В. Персдельский, 2000 г.). Кроме того, в расчете на 1 м3 сжигаемых отходов в атмосферу поступает 3 кг вредных веществ (пыль, сажа, газы) и образуется 23 кг золы.
На ряде зарубежных мусоросжигающих заводов применена двухстадийная очистка отходящих газов, которая позволяет извлекать более 10 вредных компонентов. При этом производится предварительная сортировка ТБО, что способствует резкому снижению вредных веществ в газах и шлаках.
Выбор сжигания или компостирования для обезвреживания твердых отходов зависит от местных условий. В интересах сельского хозяйства, очевидно, компостировать отходы пелесообразнее в нечерноземных районах. Что касается мусоросжигания, оно должно рассматриваться как пройденный этап использования ТБО. Например, в европейских странах за последние 10 лет не введен в строй ни один мусоросжигающий завод; сжигают лишь то, что остается после сортировки и утилизации. Это, в частности, объясняется тем, что при сжигании мусора с самым разнообразным сочетанием компонентов образуется огромное количество вредных продуктов, содержащих такие опасные вещества, как диоксины, фосген, синильная кислота и другие, а также золы и шлаки неизвестного состава и с непредсказуемыми свойствами.
§ 7.	Получение биогаза
Органические отходы (навоз, остатки ботвы, сорняки, опилки и многие другие), могут стать источником дешевой и, что важно, возобновляемой энергии. Для этого необходимо получить так называемый биогаз.
Биогаз производят способом, который называют «метановым сбраживанием» в анаэробных условиях, т.е. без доступа воздуха. Этот
4g3 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ——-—-------------------------------------------—-----------
процесс осуществляется в результате жизнедеятельности двух групп микроорганизмов, которые действуют в два этана. Вначале в работу включаются кислотообразующие бактерии, расщепляющие сложные органические вещества (белки, жиры и углеводы, содержащиеся в отходах) до более простых. Вследствие их деятельности образуются так называемые первичные продукты брожения — жирные кислоты, спирты, водород, оксид углерода и ряд других веществ. Они служат источником питания для другой группы микробов — метанообразующих бактерий, вступающих в «работу» на второй стадии. Бактерии из этой группы превращают продукты, которые образовались в ходе первого этапа, в метан, диоксид углерода и небольшое количество других соединений.
С целью создания надлежащих условий жизнедеятельности бактерий строят специальные бродильные камеры — биореакторы. В них поддерживают определенный температурный режим, давление, кислотность среды, а также следят за тем, чтобы в реактор не поступал кислород из атмосферы.
Получение биогаза из органических отходов привлекает внимание в связи с энергетическим кризисом. Ныне в мире эксплуатируется более 8 мдн установок для получения биогаза, в том числе промышленных (Н.Ф. Реймерс, 1990 г.). Перспективно получение биогаза при переработке животноводческих стоков.
§ 8.	Обращение с токсичными промышленными отходами
Опасные отходы в зависимости от степени их вредного воздействия на ОПС и здоровье человека подразделяются на классы опасности (I—IV) в соответствии с критериями, установленными специально уполномоченными федеральными органами исполнительной власти.
Главным направлением в устранении или снижении вредного воздействия на окружающую среду токсичных отходов промышленности является их повторное использование в производственных циклах, то есть организация малоотходных производств. Тем не менее для нейтрализации таких отходов часто устраивают специальные сооружения, которые могут находиться как в пределах территории самого предприятия, так и вне его. В последнем случае токсичные промышленные отходы могут складироваться, перерабатываться и нейтрализовы-ь-зться централизованно на полигонах и станциях переработки и нейтрализации.
Полигоны устраивают двух видов: для обезвреживания одного вида °тходов только захоронением или химическим способом, а также ком-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 464 плексные. Во втором случае территорию полигона разделяют на юнц приема и захоронения твердых несгораемых отходов; приема и захоу ронения жидких химических отходов и осадков сточных вод, не подлежащих утилизации; захоронения особо вредных отходов; огневого уничтожения горючих отходов.
Захоронение промышленных отходов осуществляют в котлованах глубиной до 10—12 м в специальной таре, например, стальных бочках. Их размещают в котлованах и железобетонных резервуарах (особо вредные отходы).
Выбор земельного участка для захоронения токсичных промышленных отходов, должен производиться с соблюдением норм Санитарных правил о порядке накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов и СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию» В этих случаях отвод земельного участка подлежит обязательному согласованию с органами государственного экологического контроля и органами санитарно-эпидемиологического надзора.
Земельные участки, выбранные для полигонов, должны отвечать следующим требованиям: размещаться с подветренной стороны по отношению к населенным пунктам и зонам отдыха; находиться ниже мест водозаборов питьевой воды, рыбоводных хозяйств, мест нереста, массового нагула и зимовальных ям рыбы; состоять из слабофиль-трующих грунтов (глины, суглинков, сланцев и т.п.); .залегание грунтовых вод при их наибольшем подъеме должно быть не менее 2 м от нижнего уровня захороняемых отходов.
Запрещается размещать полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов в заболоченных местах, на территориях зеленых зон городов, на землях, занятых лесами или предназначенных для лесоразведения, в зонах санитарной охраны курортов, в зоне питания подземных источников питьевой воды, в зонах активного карста, в зонах оползней, селевых потоков, снежных лавин и т.п.
Вокруг полигона устраивают санитарно-защитную зону (СЗЗ), отделяющую их от населенных пунктов и открытых водоемов, объектов, используемых в культурно-оздоровительных целях. Величина СЗЗ устанавливается с учетом конкретных местных условий, но не может быть менее 3000 м. Участки захоронения токсичных промышленных отходов должны размещаться не ближе чем в 200 м от сельскохозяйственных угодий, автомобильных и железных дорог, а также не ближе, чем в 50 м от границ леса и лесопосадок, не предназначенных для использования в рекреационных (для восстановления здоровья) целях.
ра мешение токсичных промышленных отходов под землей является пока одним из наиболее перспективных способов избавления от тех и1 них, которые не могул быть утилизированы или полностью уничтожены путем сжигания, а при накоплении их на земной поверхности представляют реальную опасность для биосферы. Подземное размещение промышленных отходов должно производиться при соблюдении ограничений, относящихся к выбору места для создания подземных и заглубленных хранилищ (первая группа) и к их проектированию, строительству и эксплуатации (вторая группа).
Первая группа ограничений. Подземное размещение высокотоксичных промышленных отходов первого и второго классов может осуществляться только в геологических формациях, создающих природный барьер для выноса подземными водами размещаемых веществ и продуктов их взаимодействия с окружающим массивом в биосферу. Регион их размещения не должен быть сейсмоопасен.
Приемлемыми формациями для размещения жидких промышленных отходов являются массивы горных пород, представленные пористыми замкнутыми коллекторами.
Малотоксичные промышленные отходы могут размещаться и в ’ иных геологических формациях, если по этим формациям или через них не происходит миграция подземных вод и если нет опасности нарушения их водонепроницаемости под влиянием природных катаклизмов (землетрясения), или техногенных процессов при добыче полезного ископаемого с образованием такой миграции.
Вторая группа ограничений. Для создания подземных и заглубленных хранилищ малотоксичных промышленных отходов могут использоваться выработанные пространства, вокруг которых по завершении эксплуатации хранилищ образуются водопроводящие каналы, если воды, проникшие в хранилища через эти каналы, после контакта с отходами о'стаются в нем и не мигрируют в водоносные горизонты. Подземные хранилища для высокотоксичных отходов могут эксплуатироваться только после того, как в них будут сооружены и опробованы средства изоляции выработанных пространств, позволяющие при необходимости оперативно и навечно отделить размещенные отходы от биосферы.
Подземное захоронение промышленных отходов получило широкое распространение в странах Западной Европы, территории которых уже давно плотно заселены, а в их недрах в результате добычи различных полезных ископаемых образованы различные пустоты.
При оценке способов захоронения промышленных отходов следует учитывать важное в экономическом отношении обстоятельство. Если современный технический уровень не позволяет немедленно утилизировать те или иные отходы, то в будущем, по мере развития на-
уки и техники, указанные отходы могут быть переработаны в полей у ные компоненты. Поэтому наряду с традиционно рассматриваемы^ j длительным захоронением промышленных отходов представляет^ I актуальным временное хранение перспективных (с точки зрения утй~ 2 лизании) отходов производства в загубленных и подземных храни-лищах естественного и искусственного происхождения. Для этих ii_ < лей можно использовать существующее выработанное пространство ' рудников, шахт, карьеров, подземные полости нефтяных и газовых,! месторождений, карстовые полости.	а
Для сбора сведений о местах складирования, хранения и захоро- | нения отходов производства и потребления проводится их инвентаризация Объектами инвентаризации являются санкционированные и несанкционированные места размещения отходов: полигоны по обез- | вреживанию и захоронению промышленных и бытовых отходов, шла- | монакопители, хвостохранилиша, отвалы, терриконы, шлакозолоот- 3 валы ТЭС и т.п. При этом особое внимание обращается на потении-..| ально опасные в экологическом отношении места и объекты | размещения отходов: в затопляемых поймах, на размываемых бере- .1 гах, в оползневых, лавиноопасных и паводковых зонах; близкие к^ границам водоохранных зон, находящиеся в переполненном или ава- | рийном состоянии, с прорывоопасными дамбами и т.п.	-Ц

1
§ 9.	Мониторинг радиоактивных материалов I и отходов	-1
С окончанием «холодной войны» начался процесс сокращения числа предприятий и персонала как в военной, так и в гражданской сферах атомной науки и техники. Однако и сейчас Россия располагает щромным потенциалом в этой области.
Постановлением Правительства России (1992 г.) утвержден порядок инвентаризации мест и объектов добычи, транспортировки, переработки, использования, сбора, хранения и захоронения радиоактивных веществ и источников ионизирующего излучения на территории страны. Местами и объектами, подлежащими инвентаризации, являютря любые предприятия, объединения, учреждения, войсковые части йезависимо от подчиненности и форм собственности, а также участки территорий (акваторий), на которых осуществляется (или осуществлялась ранее) любая деятельность с использованием радиоактивных веществ и источников ионизирующего излучения. По итогам проверок инвентаризацйи создан Государственный регистр мест захоронения РАО.
у
Контроль за хранением и использованием радиоактивных материалов был возложен на I оскомсанэпиднадзор и Госатомнадзор России.
Разрешение на хранение и использование радиоактивных материалов предприятиями, учреждениями, организациями выдается Госатомнадзором.
Захоронение отходов использованных радиоактивных материалов производится по разрешению органов Госкомэкологии России и сан-эпиднадзора России (ныне функции Госкомэкологии переданы Министерству природных ресурсов).
В настоящее время при непосредственном участии Вооруженных Сил создается Единая государственная автоматизированная система контроля радиационной обстановки на территории страны, в функции которой будут входить (А.С. Родионов, 1995 г.): определение площадей, уровней и масштабов загрязнений; прогнозирование изменения радиационной обстановки; обеспечение хозяйственных органов, органов власти, а также структур военного руководства оперативной и обобщенной информацией о состоянии окружающей среды; выработка рекомендаций и предложений по обеспечению безопасности населения, защиты окружающей среды, устойчивого функционирования промышленности и сельского хозяйства.
Система должна состоять из объектовых автоматизированных систем опасных радиационных и химических объектов. Их функционирование предполагается замкнуть на соответствующие контрольные ор1аны министерств, ведомств, местных и центральных органов власти, а также на районные, областные, республиканские информаци-онно-управляющие центры и, наконец, Государственный информа-пионно-управляюший центр.
Информация о превышении фоновых значений уровня радиации или аварийных ситуациях от датчиков, расположенных на территории опасных радиационных или химических объектов и поставленных под наблюдение, по каналам связи передается на ЦПУ войск РХБ-защи-ты. На основании этого производится прогнозирование и оценка последствий радиационных (химических) инцидентов. После обработки информации она передается в Госцентр, другие министерства и ведомства для принятия решения.
§10.	Организация безотходных (малоотходных) производств
Применение традиционных технологий переработки сырья, в результате которых образуются разнообразные отходы, предусматрива-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 468/-ющих последующие очистку отходящих газов и сточных вод и утили-/ заиию твердых отходов, крайне неэффективно не только с точки зре/ ния экологии, но и экономики. Очистные сооружения очень дороги их работа гребует огромных затрат энергии и реагентов, которые 4, некоторых производствах достигают 20—40% суммарных каии галовлд-жений, а расходы на обезвреживание и переработку отходов составлю- 1 ют 8—10% стоимости производимой продукции (В.А. Зайцев, 1990 г)
Отсюда вытекает необходимость реализации принципиально нового подхода к развитию промышленных производств. Этот подход, получивший нс совсем правильное название «безотходная технология» , основой которого является цикличность материальных потоков, > подсказан самой природой (вспомните: «природа знает лучше»). Дей- " ствительно, в природных условиях отходы жизнедеятельности одних организмов используются другими, и в целом осуществляется биохи- ' мический круговорот веществ.
Идея многократного, циклического, экономного использования ; материальных ресурсов активно реализуется во многих развитых стра- •:« нах. Так, в США, ФРГ и Японии степень повторного использования .? таких экологически опасна металлов, как свинец, медь, никель, алюминий, пинк, достигла 65, 40 и 40% соответственно. В этом отноше- "? нии показатели России много скромнее. Крайне нерационально используются в нашей стране лесные богатства. Согласно В.А. Зайцеву (1990 г.), из доставленных на предприятия 1000 м3 древесины мы получаем лишь 27,3 т бумаги, в то время как в Швеции из такого же количества получают 129 т, в США — 137 т, а в Финляндии — 164 т. .
Повторное использование материальных ресурсов исключительно ; важно с точки зрения сохранения или продления времени использова- i ния запасов важнейших руд (исчерпаемых ресурсов). Для их количественной оценки используют индексы исчерпания ресурсов, которые характеризуют расходование имеющихся мировых запасов руд с учетом ежегодного прироста темпов их использования. Подсчитано, например, что если запасы металлов возрастут даже в 10 раз, то обеспечен- , ность сырьем увеличится всего в 2,5—3 раза. Если же рециркуляция металлов достигнет 50%, тогда обеспеченность важнейшими металлами возрастает в 3—3,5 раза, а при 95—98%-ной рециркуляции — в 5— 7 раз. Именно поэтому экологи считают, что важнейшим резервом сырья является вторичное использование материальных ресурсов. Следовательно, для рационального развития экономики, определяюшего, т* в свою очередь, устойчивое развитие любой страны, необходимы планомерное, целенаправленное повышение роли вторичных ресурсов и организация технологического круговорота веществ.
Концепция безотходного производства включает несколько поло-жений.
Во-первых, ресурсы необходимо использовать в таком цикле, который включал бы не только сферу промышленного производства, но и сферу потребления. Замкнутым такой цикл может быть только на уровне промышленного региона или территориально-производственного комплекса. Следовательно, необходимо в рамках этого региона или комплекса найти потребителей отходов, производимых предприятиями. Во-вторых, обязательно использование в производстве всех компонентов сырья и сведение до минимума нерациональных энергозатрат. В-третьих, составной частью концепции безотходного производства является сохранение сложившегося экологического равновесия, иначе говоря, сохранение нормального функционирования ОПС, при котором оно не оказывает отрицательного воздействия на среду обитания человека, его здоровье. Напомним при этом, что критерием качества окружающей среды ныне являются предельно допустимые концентрации (ПДК) и рассчитанные на их основе предельно допустимые выбросы (ПДВ) и сбросы (ПДС).
Таким образом, понятие «безотходная технология» есть не только чисто технологический процесс, в широком смысле это и совокупность организационных и управленческих мероприятий, проектных и научно-исследовательских работ. Оно обязательно должно охватывать и сферу потребления продукции, которая после утраты своих потребительских свойств (например, изношенные автопокрышки) могла бы быть возвращена в производство или, в крайнем случае, переведена в экологически безопасную форму.
Вполне очевидно, что создание безотходных-производств — длительный и дорогостоящий процесс. Поэтому в качестве промежуточного этапа выступает малоотходное производство, при котором его отрицательное воздействие на природную среду не превышает уровень, допускаемый санитарно-гигиеническими нормами. При этом если образуются неутилизируемые отходы, они направляются на длительное экологически безопасное хранение или захоронение.
Известно много примеров экономии сырья, энергии в сочетании с оздоровлением окружающей среды в случае использования вторичных материальных ресурсов. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5% энергозатрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вторичного сырья экономит 4 т бокситов и 0,7 т кокса, снижая одновременно на 35 кг выбросы крайне опасных фтористых соединений в атмосферу. Использование макулатуры при производстве тонны бумаги и картона экономит 4,5 м3 древесины, 200 м3 воды и в два раза снижает затраты электроэнергии. К тому же в 2—3 раза Уменьшается себестоимость продукции. Для изготовления того же количества бумаги требуется 15—16 взрослых деревьев. При использовании 1 млц т макулатуры можно сэкономить 4 млн м3 первокласс-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 4?0  ной древесины; это спасение от вырубки лесополосы шириной 100 м* и длиной от Москвы до Санкт-Петербурга.
О чрезвычайной перспективности использования бытовых отходов свидетельствуют такие цифры. В более чем 150 млн т ежегодно выбрасываемого в США мусора содержится около 11 млн т железа почти 900 тыс. т алюминия, 430 тыс. г других металлов (главным образом меди), более 13 млн т стекла, более 60 млн т бумаги и такое количество органических материалов, которое при сжигании даст тепловую энергию, эквивалентную 20 млн т нефти.
Анализ шлаков московского мусоросжигательного завода № 1 показал (Г.И. Сидоренко, 1990 г.), что на свалки бытового мусора Москвы вывозится: молибдена — 8,3 т, кобальта — 11,4 т, ванадия — 12,4 т, серебра — 27,6 т, никеля — 75 т, сурьмы — 115 т, олова — 244 т, фтора — 353 т, хрома — 689 т, свинпа — 1573 т, меди — 2180 т, пинка — 6762 т. Это количество элементов эквивалентно ежегодно извлекаемому из довольно крупного месторождения.
Отходы можно сортировать либо непосредственно на месте их полу- -чения (в домах), либо после сбора на специальных установках. В первом случае необходимы совместные усилия жителей, воспитание у них «культуры чистоты»; однако этот способ весьма экономичный, так как ' труд «добровольный». В определенном месте устанавливаются мусорные контейнеры различного цвета, каждый из которых предназначен для определенного вида отходов — пластмассы, металлов, стекла, бума- : ги, растительного мусора и т.д. Эги контейнеры опорожняются (не смешиваясь) в особые грузовики — мусоровозы и отправляются на переработку.
По другому варианту сортируют отходы на специальных установках.
По мнению многих ученых и специалистов, проблема отходов должна решаться на месте их образования путем внедрения ресурсов#-, зобновляющих технологий (РВТ), обеспечивающих минимизацию пром-выбросов И выхода вторичных ОТХОДОВ.	 '
Концепция РВТ впервые была предложена еще в 60~х гг. Л. Нагорным. В настоящее время в г. Запорожье (Украина) вводится в строй первый в мире завод РВТ производительностью по ТБО — , 1000—1500 т/сут. Он имеет узлы технохимической, физико-химической и биотехнологической обработки огходов. Вторичные ресур- -сы найдут применение в качестве биотоплива, металлолома, строй-материалов и т.д.	j
В развитие концепции РВТ А. Семенов и И. Максимов (1995) . предложили создать экозащитные системы нового поколения — многопрофильные комбинаты «Экополигон», способные перерабатывать . все виды антропогенных отходов данного города и региона. При этом более 80% отходов превращаются во вторичные ресурсы и биосфер' j
471 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование _____________________________________________________________ ные вещества, восстанавливается качество ОПС путем санирования (оздоровления) старых свалок и других мер. Данный вариант решения проблемы отходов, в основе которого лежит теория трофо-энер-гетического функционирования экосистем и круговорота веществ (т.е. отходы одних служат продуктами питания и энергии для других), позволяет: использовать экологически безопасные технологические процессы; исключить прямое сжигание органических веществ; обеспечить совместимость конечных продуктов с биосферой и включение их в круговорот веществ в природе; возместить издержки производства за счет использования вторичных ресурсов, отдельньхх видов промышленной продукции, платы за отходы, предотвращения ущерба ОПС.
§11.	Контроль в сфере обращения с отходами
Законодательство предусматривает три вида контроля в сфере обращения с отходами: государственный, производственный и общественный.
Государственный контроль осуществляют специально уполномоченные федеральные органы исполнительной власти в области обращения с отходами в соответствии со своей компетенцией и органы исполнительной власти субъектов Федерации.
Целью контроля являются (О.И. Крассов, 2001 г): обеспечение выполнения экологических, санитарных и. иных требований в области обращения с отходами, в том числе требований к трансграничному перемещению отходов, пожарной безопасности; к условиям обращения с опасными отходами на основании соответствующих лицензий; требований по предупреждению и ликвидации ЧС, возникающих при обращении с отходами; требований и правил транспортирования опасных отходов; выполнения мероприятий по уменьшению количества отходов и вовлечению отходов в хозяйственный оборот в качестве Дополнительных источников сырья.
В обязательном порядке контролируется достоверность информации в области обращения с отходами и отчетности об отходах; выявляются нарушения соответствующего законодательства и контролируется принятие мер по устранению таких нарушений; виновные лица привлекаются к ответственности.
Производственный контроль возлагается на юридических лиц, которые осуществляют деятельность в области обращения с отходами. Порядок проведения такого контроля согласовывается со специально Уполномоченными федеральными органами исполнительной власти.
Общественный контроль в области обращения с отходами проводится общественными объединениями или гражданами; порядок такого контроля установлен законодательством Российской Федерации.
Вопросы для самоконтроля
1.	Какую роль при j&iho сыграть законодательство в решении проблемы снижения отрипажльного действия отходов на природную среду? Сформулируйте основные принципы политики государства в данной области.
2.	Почему недопустимо сжигать мусор на неконтролируемьтх свалках? Чем опасны диоксины, содержащиеся в продуктах сгорания мусора?
3.	Перечислите и кратко охарактеризуйте методы переработки твердых бытовых отходов (ТБО).
4.	Как устроен полигон для ТБО? Какие экологические проблемы возникают при его эксплуатации? Как они могут быть решены?
5.	Как осуществляется хранение и нейтрализация токсичных промышленных отходов? Каковы основные требования, предъявляемые к соответствующим полигонам?
6.	В чем состоит концепция безотходного производства?
7.	Приведите примеры рационального использования природных и вторичных ресурсов, обеспечивающих оздоровление среды обитания человека.
8.	Охарактеризуйте виды контроля в сфере обращения с отходами:-
Глава 20. Экологический паспорт предприятия -природопользователя
§1	. Экологическая паспортизация предприятий как инструмент оценки и регулирования качества окружающей среды
Правовая основа и предназначение экологического паспорта предприятия. Осуществление действенных природоохранных мероприятий на уровне отдельного хозяйствующего субъекта (предприятия, хозяйства), промышленной или агропромышленной зоны, города или региона в пелом возможно только при детальном учете всех возможных и явных источников загрязнений. Такая информация может быть сосредоточена в единственном документе — в экологическом паспорте.
Экологический паспорт предприятия-природопользователя (ГОСТы 17.0.0.04.90 и 17.0.0.06-2000) представляет собой нормативно-технический документ, включающий данные по испольюванию предприятием природных ресурсов (воздуха, природных вод, почв, лесных ресурсов, нефти, каменного угля, торфа, природного газа и т.д.), вторичных ресурсов (электроэнергии, ГСМ, мазута и т.д.) и данные по определению влияния хозяйственной деятельности предприятия на ОПС.
Разработка указанных паспортов является важным этапом в решении проблемы экологического контроля состояния ОПС, управления ее развитием и составления экологических прогнозов. Имея обширный материал по множеству предприятий, можно агрегировать его по территориальному принципу и выявлять факторы, которые наиболее сильно влияют на экологическую обстановку в регионе, и разрабатывать в дальнейшем мероприятия по ее улучшению.
Информация, содержащаяся в экологическом паспорте, предназначена для решения следующих эколого-экономических задач:
опенки влияния выбросов (сбросов, твердых отходов) загрязняющих веществ на ОПС и определения платы за природопользование;
установления предприятию ПДВ, ПДС и ПДО загрязняющих веществ в ОПС;
планирования предприятием природоохранных мероприятий и опенки их эффекгивности;
повышения эффективности использования природных (водных, земельных) и материальных ресурсов, энергии и энергоресурсов;
экологической экспертизы проектируемых, существующих и реконструируемых предприятий;
контроля за соблюдением предприятием законодательства РФ в области охраны ОПС.
Срок действия экологического паспорта — 5 лет. По истечении этого срока районный (городской) комитет по охране природы ежегодно продлевает срок действия документа, если установленные в нем нормативы ПДВ, ПДС, ПДО не превышались на данном предприятии.
§	2. Структура и содержание экологического паспорта предприятия
Экологический паспорт включает следующие блоки (разделы):
1.	Общие сведения о предприятии:
наименование, адрес, ведомственная подчиненность; производственная структура, производственные показатели отдельных подразделений (цехов, участков); экологическая карта-схема предприятия с нанесенными на ней производственными корпусами, сельскохозяйственными угодьями, лесными полосами, дорогами, примыкающими жилыми массивами. Здесь же наносятся источники загрязнения атмосферы и поверхностных вод, водозаборы, приемники сточных вод, места складирования (захоронения) твердых отходов.
2.	Краткая природно-климатическая характеристика района расположения предприятия включает:
—	метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере: коэффициент температурной стратификации атмосферы, коэффициент рельефа местности, средняя максимальная температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца года, среднегодовая роза ветров, скорость ветра по средним многолетним данным;
—	характеристику состояния окружающей среды. Определяются, значения фоновых концентраций загрязняющих веществ, которые выбрасываются в атмосферу предприятием и по которым для него необходимо разрабатывать проекты ПДВ;
—	характеристику источников водоснабжения и приемников сточных вод: минимальный среднемесячный расход воды, показатели качества вод водных объектов в контрольных створах выше и ниже выпуска или забора воды из водного объекта: БПК, ХПК, pH, температура, взвешенные вещества, характерные для данного водного объекта ингредиенты.
3.	Использование земельных ресурсов:
а	) общая площадь занимаемых земель, включая сельскохозяйственные угодья, здания и сооружения, дороги, хранилища, свалки, площадь иод озеленение и газоны. Указываются размеры санитарно-за-
475 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование —-------------------------------------------------------------
потных зон. Отдельно приводятся данные по экспликации и инвентаризации угодий (пашня, залежь, многолетние насаждения, сеноко-ci)I пастбища; и каждый вид подразделяется в свою очередь на орошаемые, осушаемые, рекультивированные и т.д.);
б	) сведения о состоянии и использовании почвенных ресурсов:
—	сведения об эрозии почв (общая площадь, из них слабо, средне и сильно смыто, занято оврагами, выведено из оборота); объем применения противоэрозионных мероприятий;
—	сведения о состоянии пахотных земель: площадь неорошаемых и орошаемых земель, в том числе с потерями гумуса более 25%, загрязненных продуктами сельскохозяйственного производства (пестицидами, биогенными элементами), продуктами техногенеза (тяжелыми металлами, радионуклидами); засоленных, заболоченных;
—	сведения о рекультивациях нарушенных почв и использовании снятого гумусового слоя.
4.	Состояние и использование водных ресурсов:
—	наименование источников водоснабжения (река, озеро, канал и т.д.). Объем забираемой воды (тыс. м3/год). Использовано воды: на орошение, обводнение, водоснабжение. Объем коллекторно-дренажных и сточных вод. Потери воды при транспортировке;
—	характеристика источников сточных вод: объем сбрасываемых сточных вод, их физико-химические показатели (БПК, ХПК, взвешенные вещества, pH, температура); количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в единицу времени (г/с, т/год); эффективность очистных сооружений.
На основании этих сведений разрабатывают нормативы ПДС по каждому загрязняющему веществу.
5.	Характеристика выбросов в атмосферу.
Приводятся данные по организованным и неорганизованным источникам загрязнения. При этом следует иметь в виду, что: источник загрязнения атмосферы — объект-, от которого загрязняющее вещество поступает в атмосферу; источник выделения — объект, в котором образуются загрязняющие вещества (технологическая установка, склад сырья или продукции и т.д.); организованный источник загрязнения атмосферы — устройство для направленного вывода загрязняющих веществ в атмосферу (дымовая труба, вентиляционная шахта, аэрационный фонарь); неорганизованный источник загрязнения атмосферы — не имеет специальных устройств для вывода загрязняющих веществ в атмосферу.
Здесь же приводится полная инвентаризация всех источников загрязнения атмосферы: высота труб, диаметр устья труб, количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в единицу времени (г/с, т/год), вРемя работы оборудования в течение года, эффективность очистки выбрасываемых газов (если она предусмотрена).
На основании ре «ультатов инвентаризации выбросов рассчитываются ПДВ и карты распределения загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы. ПДВ устанавливаются лля каждого источника загрязнения атмосферы, а также по каждому загрязняющему веще, ству, выбрасываемому данным предприятием.
В этом же разделе приводятся сведения об автотранспортном парке предприятия (вид транспорта, количество, годовой пробег в км/год количество и вид сожженного топлива за год).
6.	Отходы. Разделяются на производственные и бытовые. Указывается количество производственных отходов, образовавшихся у природопользователя за отчетный год, в том числе количество отходов каждого класса опасности. Кроме того, указывается количество отходов: использованных на данном предприятии, обезвреженных или переданных другим организациям, направленных на объекты размещения отходов (полигоны), в том числе размещенных с целью захоронения и размещенных с целью хранения. (Размещение с целью Хранения предполагает возможность последующего извлечения для переработки, утилизации или обезвреживания. Имеется в виду, что в будущем будет разработана подобная технология, а в данный момент она отсутствует. Размещение с пелью захоронения предполагает на-вечное захоронение без последующего извлечения отходов.)
В этом же разделе приводятся нормативные объемы образования каждого вида отходов с учетом передового технического опыта и рассчитываются нормативы предельно допустимых отходов (ПДО).
Указывается характеристика полигона для размещения отходов: площадь, размер санитарно-защитной зоны, проектная вместимость, степень заполнения объекта, система защиты окружающей среды (тип противофильтрационного экрана, защита от воздействия атмосферных осадков, сбор и очистка дождевых, талых и дренажных вод, сбор и очистка выделяющихся газов). Обязательно Приводятся сведения об-организации контроля окружающей среды полигона (контроль подземных вод с помощью наблюдательных скважин, контроль воздуха и почв).
Сведения о твердых бытовых отходах (ТБО) включают количество образовавшихся отходов за год, в том числе: уничтоженных, использованных и вывезенных на полигоны ТБО и санкционированные свалки.
7.	Эколого-экономические показатели.
Приводятся капитальные затраты на охрану окружающей среды (отдельно на охрану атмосферного воздуха, водных ресурсов и земель). Указывается плата за пользование природными ресурсами И плата за загрязнение окружающей среды: за выбросы в атмосферу оТ стационарных и передвижных источников, за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты, на рельеф местности или в канализаций
477 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование размещение производственных и бытовых отходов на полигонах пли санкционированных свалках.
%. Планирование природоохранных мероприятий и оценка их эффективности.
Приводится план мероприятий по достижению нормативов ПДВ в атмосферу и ПДС в водоемы. В составе этих мероприятий предусматриваются: вывод устаревших технологий и производств (указываются сроки), ввод новых, экологически более чистых, реконструкция действующих, установка газо-пылевых очистных сооружений, локальных очистных сооружений (для очистки сточных вод).
В соответствии с природоохранными требованиями уровень влияния хозяйственной деятельности предприятия-природопользователя на ОПС не должен превышай» ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, водоемах и почвах. В то же время превышение регламентированных нормативов не лишает предприятия права на природопользование, но обязывает разрабатывать' и практически осуществлять при-' родоохранные мероприятия по снижению до нормативного уровня негативного воздействия производства на природную среду.
При более широком же толковании понятия «природопользова-тсль», можно говорить об экологической паспортизапии района, города, области, республики и страны в целом. Такой паспорт будет отражать экологическое состояние конкретной территории и облегчит поиски столь желанной гармонии между человеческим обществом и природой.
§ 3. Разработка нормативов ПДВ
Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере. После выхода из источника выбросов загрязняющих веществ, последние не остаются в атмосфере в неизменном виде. Прежде всего, происходят физические изменения, особенно в процессе динамических явлений, таких как перемещение и распространение в пространстве, турбулентная Диффузия, разбавление и т.д. Кроме того, загрязняющие вещества способны вступать в химическое взаимодействие с другими компонентами атмосферного воздуха, изменяя во времени и пространстве свой количественный и качественный состав.
В данном разделе рассматриваются аспекты физического превращения загрязняющих веществ.
Выбросы вредных веществ, содержащихся в отходящих газах промышленных предприятий, осуществляются через дымовые трубы, главное назначение которых — отводить выбросные газы в верхние слои атмосферы (во всяком случае за пределы приземного слоя) и рассей-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 47g вать их. Рассеивание является одним из путей достижения установленных нормативов качества во глуха в при темном слое атмосферы в районе расположения предприятия.
Эффективность рассеивания зависит от многих факторов, и прежде всего, от высоты трубы Н (которая может достигать 300 и более метров) и от высоты подъема дымовых (выбросных) газов над устьем трубы. Высота подъема газов обеспечивается направленным вверх движением со скоростью ©0, а также всплыванием теплых газов, выпускаемых в более холодный окружающий во тух. На эту высоту существенное влияние оказывает горизонтальное движение ветра, уменьшающее действие и вертикальной скорости, и эффекта всплывания
Струя газа, выходя из дымовой трубы, разбавляется незагрязненным воздухом. Поэтому имеет место снижение концентрации вредных компонентов дымовых газов, составляющее суть явления рассеивания.
В общем случае степень разбавления выбросов находится в прямой зависимости от расстояния, которое прошел этот выброс до данной точки. Вредные вещества, содержащиеся в выбросе, распространяются по направлению ветра в пределах сектора, ограниченного довольно малым углом раскрытия факела вблизи выхода из трубы в 10—20 . Если принять, что угол раскрытия факела не меняется с расстоянием, то площадь поперечного сечения факела должна возрастать пропорционально квадрату расстояния и, следовательно, концентрация вредных веществ должна падать обратно квадрату расстояния.
При построении картины рассеивания вредных компонентов дымовых газов следует иметь в виду, что наибольший практический интерес представляет^ не вертикальное распределение концентрации в пространстве, в частности, по высоте факела, а изменение концентрации в приземном слое атмосферы, т.е. в двухметровом слое над. поверхностью земли, где обитают люди. Динамика распределения концентрации в этом слое на различных расстояниях от дымовой трубы представлена на рис. 20.1. У основания трубы и далее вплоть до приземления дымового факела концентрация вредных компонентов равна нулю. Затем она быстро растет до максимальной величины С* хотя в газовой струе продолжает неуклонно падать. После чего по мере отдаления от трубы медленно убывает за счет дальнейшего разбавления выбросов незагрязненным воздухом.
Вышеизложенное в полной мере относится к теоретически ожидаемой картине распределения концентрации. Однако, как показывают натурные замеры, в ближайшей к предприятию зоне всегда обнаруживаются вредные компоненты выбросных газов. Причиной этого чаще всего являются не какие-то другие промышленные предприятия в данной местности, формирующие фоновое загрязнение атмосфер' -
4/9 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ог0 воздуха, а неорганизованные источники выбросов рассматриваемого предприятия (неплотности в газовых тракгах, площадки для дсрсвалки сырья, топлива и складирования отходов). Вследствие этого ближайшая к предприятию зона получила название зоны неорганизованного загрязнения.
Рис. 20.1. Аксонометрическая схема изменения приземной концентрации вредных веществ
Влияние различных факторов на приземное распределение загрязняющих веществ. Вредные вещества, выбрасываемые с дымовыми газами промышленных предприятий, переносятся и рассеиваются в атмосфере по-разному в зависимости от ряда факторов: метеорологических, климатических, рельефа местности и характера расположения на ней объектов предприятия, высоты дымовых труб и гидродинамических параметров истечения выбросных газов. При этом к важнейшим метеорологическим и климатическим факторам относят скорость ветра, температурную стратификацию (распределение температур окружающего воздуха в вертикальном направлении вблизи дымовой трубы), температуру окружающего воздуха. Особая роль их проявляется в нижнем слое атмосферы — до высоты 50—250 м над поверхностью земли.
Поступившие в атмосферу частицы перемещаются благодаря молекулярной и турбулентной диффузии. Рассеивание газовой струи, Осуществляемое за счет молекулярной диффузии, незначительно. сновная доля диффузионного переноса приходится на турбулент-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды ную диффузию Перенос происходит под воздействием ветра в направлении от высокого давления к низкому. Ветер, который представляет собой турбулентное движение воздуха над поверхностью земли, является метеорологическим фактором, в значительной мере влияющим на горизонтальное перемещение вредных примесей.
Информация о скоростях и направлениях ветра в рассматриваемом районе расположения промышленного предприятия используются для анализа и выявления частоты образования неблагоприятных метеорологических условий, при которых возникает повышенное загрязнение воздуха.
Каждому источнику выбросов в зависимости от высоты его, объема и температуры газов соответствует своя, так называемая опасная скорость ветра им, когда имеет место наибольшая при земная концентрация вредных веществ С, Сущность понятия опасной скорости ветра для источника выражается в следующем: при штиле или малых скоростях ветра дымовой факел беспрепятственно поднимается на большую высоту и не попадает в ближайшие к источнику приземные слои воздуха. При большой скорости ветра дымовой факел активно перемешивается с большим объемом окружающего воздуха; в результате этого, хотя факел и достигает земли, величины приземных концентраций невелики. Таким образом, между штилем и высокой скоростью ветра есть такая опасная скорость им, при которой дымовой факел, прижимаясь к земле, на определенном расстоянии хм, создает наибольшую величину приземной концентрации СЛГ
Сравнение опасных скоростей ветра с характеристикой ветров по данным климатических наблюдений позволяет определить фактическое влияние промышленного предприятия на загрязнение воздуха в городе или поселке.
Сильное влияние на уровень приземной концентрации вредных веществ оказывает температурная стратификация атмосферы, т.е. характер вертикального распределения температур. Температурная стратификация определяется способностью поверхности Земли поглощать или излучать тепло. При обычном состоянии атмосферы в дневное время земная поверхность нагревается и за счет конвективного теплообмена нагревает приземной слой воздуха. В этих условиях по мере подъема вверх температура падает. Температурный градиент составляет примерно 0,6 °C на 100 м подъема вверх. Ночью при ясной погоде поверхность Земли отдает в окружающее пространство (подобно любому нагретому предмету) большое количество лучистого тепла. При этом земная поверхность, охлаждаясь сама, охлаждает приземный слой воздуха, который остывает быстрее верхних слоев. В результате происходит инверсия (поворот) распределения температур в воздушной оболочке Земли — температура воздуха с высотой (Д° верхних границ инверсионного слоя) повышается.
4g1 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование
Более благоприятные условия для вертикального и горизонтального рассеивания дымовых газов создаются при обычном состоянии атмосферы С одной стороны, снижение температуры с высотой способствует энершчному всплыванию дымовых газов, а с другой стороны, восходящие потоки более теплого воздуха интенсифицируют перемешивание дымовых 1азов с атмосферным воздухом. В инверсионных условиях ос-лаб.ыются и всплывание дымовых газов, и турбулентный обмен, что ведет, в конечном итоге, к ухудшению рассеивания выбросов и накоплению вредных веществ в приземном слое (рис. 20.2).
Особенно интенсивно приземная инверсия формируется во время ясной морозной погоды. Способствуют образованию инверсионного слоя и антициклоны, при которых происходит сжатие нижнего слоя воздуха с выделением тепла в окружающую среду.
В случае расчета приземных концентраций вредных веществ температурная стратификация учитывается с помощью коэффициента стратификации А, отражающего региональные неблагоприятные условия вертикального и горизонтального перемешивания примесей, которые поступают в атмосферный воздух с дымовыми газами. Коэффициент А зонирован по территории России и стран СНГ Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова.
Рис. 20.2. Схема распространения дымовых струй, выбрасываемых из высоких труб: а) при нормальном состоянии атмосферы;
б) при состоянии инверсии
Опасная скорость ветра в сочетании с неустойчивой стратификацией и интенсивным переносом примесей сверху вниз образует совокупность неблагоприятных метеорологических условий, при которых наблюдается максимальное значение приземной концентрации вредных веществ См.
На характер перемещения и рассеивания в атмосфере вредных неществ, выбрасываемых с дымовыми, газами, влияют также рельеф - Попади, Уч. пос. для студ. ВУЗа
местности и температура окружающего атмосферного воздуха. Чем выше последняя, тем в меньшей степени проявляется эффект всплывания дымовых газов. Поэтому расчеты приземных концентраций обязательно проводят при средней максимальной температуре наиболее жаркого месяца года, используя данные климатических наблюдений в районе предприятия.
Рельеф местности, даже при наличии невысоких возвышенностей, существенно изменяет микроклимат в отдельных районах, а также характер рассеивания вредных веществ. Натурными замерами зафиксированы высокие концентрации вредных примесей с заветренной стороны холмов, что можно объяснить образованием за холмами зон пониженных давлений, где наблюдается встречное по отношению к основному потоку движение воздуха.
Расчет приземных концентраций вредных веществ выполняется в соответствии с требованиями общесоюзного нормативного документа ОНД-86, утвержденного Госкомгидрометом в 1986 г.
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См(мг/м3) при выбросе дымовых газов из одиночного источника определяется из соотношения:
С - AMFmm]
где Л/ — масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;
V — объем выбросных (дымовых) газов, mj/c;
А — коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;
F— коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Значение безразмерного коэффи циента У7для газообразных веществ и аэрозолей, у которых скорость упорядоченного оседания близка к нулю, принимается равным 1, а для летучей золы при отсутствии очистки — 3;
ц — коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. В случае ровной или слабопересеченной местности п “ Ь' /пил — безразмерные коэффициенты, отражающие гидродинамические условия выхода газовоздушной смеси из дымовой трубы.
Методики расчета приземных концентраций вредных веществ даже для одиночного источника выбросов довольно громоздки. Они намного усложняются в случае нескольких источников выбросов. Ре" ально на промышленных предприятиях число источников достигает нескольких десятков или даже сотен. Поэтому подобного рода расче-
483 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ты. как правило, выполняются с использованием компьютерной техники, требующей соответствующего программного обеспечения. Известно много программ («Воздух-2», «Гарант-1», «Универсал-1», «Эфпр-6-03», «Эколог» и др.), каждая из которых способна в большей или меньшей степени учесть метеорологические, рельефно-климатические особенности района расположения предприятия, влияние зданий и сооружений на распространение загрязняющих веществ.
Нормирование выбросов в атмосферу. Основным средством для 4 соблюдения ПДК вредных веществ является установление нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу. ПДВ устанавливают таким образом, чтобы выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности всех других источников в данном районе с учетом перспективы его развития и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создавали приземные концентрации, превышающие максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДК м.р.).
ПДВ определяется индивидуально в зависимости от расположения источника по отношению к жилым массивам, сочетания выбросов вредных веществ от рассматриваемого источника с выбросами от других источников, влияния условий рассеивания в данном географическом районе температуры, окружающего воздуха, рельефа местности и других факторов. Поэтому для одинаковых по техническим параметрам источников выбросов величины ПДВ могут быть разными.
Нормативы ’ПДВ устанавливаются на основании расчета приземных концентраций (т.е. расчета См — максимальной приземной концентрации при неблагоприятных метеорологических условиях, в том числе при опасной скорости ветра) и сопоставления результатов расчета с предельно допустимыми концентрациями. Величина ПДВ определяется в виде массы выбросов в единицу времени, в граммах в секунду. Для одиночного источника с круглым устьем рекомендуется формула
пдв =
A F • т- п г}
Где сф ~~ Фоновая концентрация, которая характеризует загрязнение атмосферы в населенном пункте, создаваемое другими источниками, исключая данный. Фоновая концентрация относится к тому же интервалу осреднения (« 20 минут), что и максимальная разовая ПДК. В общем случае должно соблюдаться условие
С + Сф< ПДК.
Для каждого иг загрязняющих веществ. содержащихся в выброс ных газах, величину ПДВ устанавливают отдельно. Кроме того, по каждому веществу устанавливается суммарная величина ПДВ в целом для предприятия.
Если в воздухе городов или других населенных пунктов концентрации вредных веществ превышают ПДК, а значения ПДВ в настоящее время не могут быть достигнуты, го по согласованию с региональными органами Минприроды РФ предусматривается поэтапное с указанием длительности каждого этапа, снижение выбросов вредных веществ до значений ПДВ, обеспечивающих достижение ПДК На каждом этапе до обеспечения значений ПДВ устанавливаются временно согласованные выбросы (ВСВ) вредных веществ на уровне, не превышающем величины выбросов лучших отечественных производств, которые были достигнуты в предэтапном году.
Проект нормативов ПДВ является базовым документом для технического задания на осуществление мероприятий по уменьшению выбросов и должен содержать план по их снижению. Нормативы ПДВ пересматриваются в случае изменения технологии или объемов производства, но не реже одного раза в 5 лет.
§4. Контроль за соблюдением нормативов выбросов загрязняющих веществ на предприятии
Контроль за достижением и соблюдением установленных нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух включает: определение массы выбросов вредных веществ в единицу времени от данного источника загрязнения и сравнение этих показателей с установленными нормативами ПДВ, проверку выполнения плана мероприятий по достижению ПДВ, проверку эффективности эксплуатации очистных и других природоохранных сооружений, а также прочих производственных факторов, влияющих на ПДВ.
Указанный контроль проводится как самим предприятием (ведомственный контроль), так и местными природоохранными органами, осуществляющими государственный контроль. Для проведения ведомственного контроля на предприятиях создаются соответствующие подразделения (отделы охраны окружающей среды, санитарно-промышленные лаборатории и др.) или привлекаются для этой цели ДРУ‘ гие специализированные организации
Службы ведомственного контроля согласуют с местными природоохранными органами места и периодичность отбора проб для про", ведения замеров, перечень контролируемых показателей, применяе-
435 Раздел Ш. Охрана природы и рациональное природопользование мые методы анализов, объем и порядок представления информации о выбросах загрязняющих веществ в атмосферный во щух
Государственный контроль за природоохранной деятельностью предприятий осуществляется в соответствии с планом работ, а также при возникновении аварийных ситуаций, резком ухудшения экологической обстановки и по сигналам граждан и организаций.
При контроле выбросов производится измерение расходов, определение концентраций содержащихся в дымовых (выбросных) газах контролируемых веществ и установление по этим данным массы выбрасываемых в атмосферный воздух зафязняющих веществ в единицу времени. Последний показатель сравнивается с утвержденными нормативами ПДВ с учетом точности приборов и средств измерения. В период выполнения планов мероприятий по достижению ПДВ в нормативные сроки и в установленном объеме при условии соблюдения установленных лимитов выбросов вредных веществ на предприятие не налагается каких-либо штрафных или иных санкций.
В случае невыполнения в нормативные сроки планов мероприятий по достижению ПДВ или отдельных этапов этих планов, а также в случае нарушения лимитов выбросов вредных веществ, установленных на период выполнения указанных планов, компетентные органы вправе предъявить предприятию исковые претензии, руководствуясь соответствующими документами.
§5. Разработка нормативов ПДС
Условия выпуска сточпых вод в водоемы. Они определяются Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения. Согласно этим правилам водные объекты, используемые для хозяйственно-бытовых и культурно-бытовых целей, относятся соответственно к двум категориям: первая — источники хозяйственно-питьевого водоснабжения предприятий пищевой промышленности; вторая — объекты для спорта, купания и отдыха населения.
Водные объекты, используемые для рыбохозяйственных целей, также разделяются на две категории: к первой отнесены водоемы и водотоки, обеспечивающие сохранение и воспроизводство ценных видов рыб с высокой чувствительностью к содержанию в воде кислорода, ко второй — остальные рыбохозяйственные водные объекты.
Общие требования к составу и свойствам воды в водоемах после выпуска в них СВ, подвергшихся необходимой очистке, приводятся в табл. 20.1.
Таблица 20. /
Допустимые изменения состава воды в водоемах после выпуска в них сточных вод
	Требования к составу воды в водоеме				
состава воды после выпуска в них сточных вод	хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения			рыбохозяйственного назначения	
	категории			категории	
	1	1	И			1	1 ni	
Взвешенные	Допускается увеличение не более, чем на				
вещества, мг/л	0.25	I	0,75		0,25	|	0,75
Растворенный кислород, мг/л	4		6		
БПК*, мг/л	Не должно превышать количество				
	3	1	б			3	1		3
* БПК — биохимическая потребность воды в кислороде — служит количественным показателем загрязненности воды органическими веществами, которые способны к биохимическому окислению В присутствии растворенного кислорода
ПДК того или иного вещества в водоеме устанавливается по тому признаку вредного действия (влияние на здоровье населения, на органолептическое или общесанитарное состояние водоема), который характеризуется наименьшей пороговой концентрацией. Указанный лимитирующий признак вредности (ЛПВ) должен всегда сопровождать ПДК, характеризуя ее с основной качественной стороны (табл. 20.2).
Таблица 20.2
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения
Наименование ингредиента	ЛПВ	ПДК, мг/л
Нефтепродукты	Органолептический	0,1
Железо (Fe2*)	, То же	0,5
Медь (Си2*)	»	1,0
ЛАВ	»	0,5
Хлорофос	»	0,05
Хром (Сг3*)	>>	0,5
Ванадий (V5*)	»	0,1
Фенол	»	0,001
ДДТ	Токсикологический	од
Кадмий (Cd2*)	То же	0,01
Кобальт (Со2*)	»	1,0
Гидразин	»	0,01
Никель (Ni2*)	>>	0,1
Азот нитратов	»	10,0
Ртуть (Hg2*)	»	0,003	—.
Окончание табл. 20.2
Наименование ингредиента	ЛПВ	ПДК, мг/л
Свиней (РЬ"') Уротропин формальдегид Дзот аммиака Цинк (Zn2')	» Санитарный	0,1 0,5 0,05 2,0 1,0
Научно обоснован принцип гигиенического нормирования при одновременном присутствии в воде нескольких вредных веществ, согласно которому вещества одного ЛПВ проявляют аддитивное действие. Эго означает, что общее воздействие двух или нескольких веществ одного ЛПВ (содержащихся в предельно допустимой концентрации каждое) будет таким же, как если бы какое-нибудь из них, присутствуя в воде в единственном числе, содержалось в количестве двух или нескольких ПДК. Данное положение в Правилах охраны поверхностных вод зафиксировано в следующей форме: при поступлении в водоем нескольких веществ с одинаковым ЛПВ сумма отношений этих концентраций (Cj, С2,..., Сц) каждого из веществ в расчетном створе к соответствующим ПДК не должно превышать единицы, т.е.
С С	С
пдкб пдкг+"' + пдк/{-
Отмеченные состав и свойства воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования должны соответствовать нормативным требованиям в створе, расположенном на водотоках в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т.д.). Состав и свойства рыбохозяйственных водоемов должны удовлетворять рыбохозяйственным требованиям в створе, определяемом в каждом конкретном случае органами рыбоохраны, но не далее чем в 500 м от места выпуска.
Разбавление сточных вод в водоеме. Этот процесс является одним из основных факторов обезвреживания СВ, поступивших в водоем. Хотя при разбавлении общее количество поступившего в водоем загрязняющего вещества не изменяется, обезвреживающий эффект несомненен. Разбавление действует одинаково как на консервативные, 1ак и на неконсервативные вещества. В первом случае можно снизить концентрацию загрязняющих веществ, если, конечно, вода водоема по этим веществам менее загрязнена, чем сточная жидкость. Разбавление какого-либо притока, например сточной жидкости, в Речном потоке обусловлено смешением загрязненных струй со смеж-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 43g ными более чистыми струями под влиянием турбулентного перемешивания. Вследствие этого к поступившей в водоем сточной жидкости с расходом q, м3/с, присоединяется разбавляющая речная вода с расходом (?см, м3/с.
Под разбавлением п подразумевается отношение суммы расходов разбавляемой q и разбавляющей QM воды к расходу разбавляемой Воды:
q	(1)
Расход разбавленной воды можно представить как часть полного расхода речного потока Q, т.е.
<?cm = Y<2,	г (2)
где у — коэффициент смешения, показывающий, какая часть полного речного расхода Q участвует в разбавлении сточной жидкости.
Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения СВ принято, что в качестве расчетного расхода реки Q должен приниматься расход 95%-ной обеспеченности и в качестве расчетного принимается среднемесячный расход воды года, на который приходится среднегодовой расход 95%-ной обеспеченности.
С учетом формулы (1) выражение (2) примет вид:
В створе сосредоточенного выпуска разбавление обычно отсутствует, поскольку разбавляющая вода еще не присоединяется к сточной жидкости, поступившей в водоем. Следовательно, при этих условиях (?см = 0. Но поскольку расход реки Q не равен нулю, то в соответствии с формулой (2) должен быть равен нулю коэффициент смещения у. В этом случае из выражения (1) и (2) следует, что разбавление д = 1. Таким образом, равенство п = 1 свидетельствует об •отсутствии разбавления поступившей в водоем сточной жидкости.
По мере перемещения от створа выпуска вниз по течению к сточной жидкости будет присоединяться все большая часть расхода реки. На некотором расстоянии от выпуска эта часть станет равной полному расходу реки, т.е. (?см = Q. В этом случае в соответствии с формулой (2) коэффициент смещения у должен быть равен 1. Очевидно, что при (?си = Q наблюдается максимально возможное, полное разбавление СВ:
Для всего участка смешения можно записать соотношения:
os is 4»; 0<с„<С;
0<у<1;	\<п<пт,
где /и 1П0ЛН~ расстояния от выпуска до рассматриваемого створа и до створа полного смешения.
В загрязненной части речного потока концентрации загрязняющего вещества могут быть различными: в одних струях концентрации будут наибольшими, а в других — наименьшими. При этом, пока ширина загрязненной струи не станет равной ширине реки, минимально загрязненная струя будет граничить с чистой водой, и концентрация веществ в этой струе равна фоновой. В частности, значение минимальной концентрации может быть равно 0, если данное вещество отсутствовало в речной воде выше места поступления в реку СВ. На некотором расстоянии / загрязненная струя коснется противоположного берега реки. Начиная с этого расстояния, для створов, имеющих / больше 10, минимальные концентрации начнут возрастать до створа полного смешения, в котором Стт будет равно С .
Что касается максимально загрязненной струи, то в ней концентрации загрязняющего вещества начнут уменьшаться с первых же метров расстояния от створа выпуска при движении струи вниз по течению за счет непрерывного присоединения к СВ все возрастающей части расхода речной воды и смешения. Такой процесс будет продолжаться до створа полного смешения, в котором максимальная концентрация станет равной средней, одинаковой во всех элементарных струях этого створа. Следовательно, для створа полного смешения (при / = 1поя^ ьълхнъ обеспечиваться условие:
~ ср'	(5)
Средняя концентрация:
гле Сст — концентрация загрязняющего вещества в СВ;
Сф — фоновая концентрация того же вещества в речной воде выше выпуска СВ.
Химическое и биохимическое самоочищение водоемов. Содержание поступивших в водоем загрязняющих веществ уменьшается под воздействием ряда факторов: разбавления сточных вод, с которыми эти вещества поступили в водоем; химического и физико-химического взаимодействия с другими веществами, биохимической деструкции с
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 49Q участием микроорганизмов. В зависимости от способности веществ подвергаться такого рода превращениям их ращеляют на консервативные и неконсервативные. Количественно степень неконсерватив-ности определяется величиной так называемого динамического коэф., фициента неконсервативности вещества к, который равен:
k=p-kv
Здесь kj — статический коэффициент неконсервативности;
р — коэффициент, учитывающий влияние скорости течения,
Р = 1 при v - 0, р - 5 при v > 0,2 м/с; для промежуточных значений скорости течения, т.е. при 0 < v < 0,2 м/с, р находится интерполяцией.
Значения kt устанавливаются экспериментально и для ряда веществ приведены в табл. 20.3.
Таблица 20.3
Коэффициенты неконсервативности некоторых веществ в статических условиях при 20 °C
• Вещество	к/, сут’1, при основании логарифма	
	е	10
Азот аммиака	0,069	0,03
Азот нитритов	10,8	4,7
Нефтепродукты	0,045	0,02
ПАВ	0,0475	0,021
Фенол	0,343	0,15
Формальдегид	1,4	0,61
Комплекс процессов, приводящих к снижению концентрации за-
грязняющих веществ вплоть до восстановления исходного качества воды водоема (за исключением разбавления), принято называть самоочищением водоема.
Главную роль в самоочищении водоемов играют окислительно-
восстановительные превращения органических и некоторых минеральных веществ (например, нитрификация и денитрификация, окисление сульфидов и сульфитов, и т.п.)
Некоторые вещества могут окисляться растворенным в воде кислородом химически, особенно при инициировании этого процесса ультрафиолетовыми лучами (УФ — лучами). Однако в большинстве случаев процесс окисления имеет биохимическую природу. Даже окисление минерального вещества — цианидов до цианатов — осуществляется микроорганизмами, т.е. биохимическим путем.
Биохимическое самоочищение является важным фактором обезвреживающей способности водоемов, приводящим к полному уничтоже
нию первоначального неконсервативного органического загрязнения воды. В процессе биохимической деструкции вещество претерпевает качественное изменение, которое'завершается исчезновением первоначального вещества и образованием других продуктов. В одних случаях это будут безвредные продукты, например вода и углекислота. В других случаях, особенно при превращении веществ промышленного происхождения, это могут быть продукты, нередко более токсичные, чем исходное вещество.
Для того чтобы процесс самоочищения можно было учесть и оценить сформировавшееся под их воздействием качество воды водоема, необходима математическая модель, которая позволяет с удовлетворительной точностью воспроизвести качественную картину воды водоема.
Предельно допускаемые сбросы загрязняющих веществ в водоем. Сточные воды могут быть сброшены в водоем с такой предельно допустимой концентрацией загрязняющих веществ ссГ при которой в контрольном створе останутся ненарушенными все нормативы качества воды С . Если контрольный створ водоема находится под воздействием СВ, сбрасываемых только через один выпуск, значение ССТ устанавливается непосредственно расчетом:
С<г = р[~-'^'УСФ	(7)
где р — допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод, принимаемое в со ответ ствии с Правилами охраны поверхнос тных вод от загрязнения сточными водами, мг/л;
для растворенных консервативных веществ
C„. = Cw+(n-l)(C„,-C#)	(8)
для неконсервативных веществ
у- _ С нор	~	~ ^-ф)
10-« +	10-«
для БПК при обеспечении нормативной БПК в воде водоема
С = ^нор 4.	~Q)	/10)
" 10’* io-*
V здесь и выше — продолжительность перемешивания воды от места выпуска до расчетного створа, сут.).
Если концентрация загрязняющих веществ в СВ выше предельно допустимой концентрации СсГ го такие воды подвергаются очистке. СВ промышленных предприятий проходят, как правило, двухступенчатую очистку. Вначале — на локальных очистных сооружениях (ЛОС) а йггем — на станции биологической очистки (городских очистных сооружениях), куда поступают также СВ жилых массивов после смешения со сточными водами промышленных предприятий. Необходимость ЛОС обусловлена тем, что промышленные СВ могут содержать столь высокотоксичные вещества и в таких количествах, что в случае непосредственной подачи их на городские очистные сооружения в последних нарушается нормальный биоцикл микроорганизмов, способных к биохимической деструкции загрязнений. Кроме того, высококонцентрированные СВ очищаются более глубоко и с меньшими экономическими издержками, чем разбавленные.
Необходимая степень очистки СВ определяется как отношение разности исходной концентрации загрязняющих веществ до их очистки С и предельно допустимой концентрацией тех же веществ после очистки Сстк исходной концентрации,%:
лйй% .	(11)
В качестве контрольной величины, свидетельствующей о том, что воздействие данного объекта на водоем соответствует допустимому служит универсальная характеристика, предусмотренная Правилами охраны поверхностных вод, — лимит на сброс загрязняющего вещества. В нормативных документах его чаще называют предельно допустимым сбросом, или сокращенно ПДС, который представляет собой количество загрязняющего вещества в единицу времени:
ПДС = дС„.
Экологическая паспортизация предприятий по разделу «Водное хозяйство». На каждом предприятии-природопользователе ведется специальный учет расходов воды, используемой им для всех своих нужд, а также сбрасываемой в водные объекты. Основными документами учета являются экологический паспорт, статистический отчет по форме 2-ТП (водхоз) журналы первичного учета воды ПОД-11, ПОД-12 и сброса в водные объекты ПОД-13.
Один из разделов экологического паспорта включает характеристику водопотребления, водоотведения и очистки СВ. В специально разработанных таблицах приводятся количественные показатели водопотребления: источник водоснабжения (море, озеро, река, водохранилище, канал, подземный горизонт); объем использованной воды для технических (производственных) нужд, включая объем свежей
493 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование воды, поступающей на подпитку систем оборотного водоснабжения; объем воды, расходуемый на хозяйственные, бытовые и коммунальные нужды; объем воды, теряемой в результате фильтрации, испарения, угечки, аварии и т.д. К этим таблицам прилагается балансовая схема водопотребления и водоотведения с указанием часовых расходов воды на каждом производстве (участке).
Другая таблица содержит характеристику источника СВ предприятий, сбрасываемых непосредственно в поверхностные водные объекты. опенку воздействия на приемник СВ по таким показателям как БПК, температура, водородный показатель, токсичность, масса нормированных веществ, поступающих в водные объекты. Здесь же приведены данные о водоеме — приемнике СВ: местоположение водного объекта, среднемесячный расход воды 95%-ной обеспеченности, показатели качества воды в контрольных створах выше и ниже выпуска или забора воды из водного объекта (БПК, водородный показатель, температура, взвешенные вещества, характерные для данного объекта ингредиенты). Важнейший показатель этого раздела — ПДС по каждому нормируемому веществу.
В таблице, предназначенной для оценки эффективности очистных сооружений, указывается наименование очистных сооружений и метод очистки, пропускная способность, перечень нормируемых веществ и их средняя концентрация на входе и выходе из очистных сооружений.
Контроль за соблюдением нормативов предельно допустимых сбросов предприятия. Нормативы ПДС предприятия утверждаются местными (республиканскими или областными) органами Минприроды РФ с обязательным учетом заключения местных органов здравоохранения. Обеспечение согласования и утверждения нормативов ПДС входит в обязанности предприятия-природопользователя.
В планы мероприятий по достижению ПДС должны входить конкретные предложения по снижению сбросов загрязняющих веществ в ОПС вплоть до полного прекращения сбросов в гидросферу. При разработке мероприятий следует отдавать приоритет внедрению экологически прогрессивных технологий с учетом достижений отечественной и зарубежной науки и практики.
Нормативы ПДС устанавливаются на срок до трех лет и подлежат пересмотру (переутверждению) или уточнению по планам-графикам, согласованным с местными органами Минприроды РФ.
Необходимость пересмотра ранее установленных ПДС может возникнуть до истечения срока их действия при изменении экологической обстановки в регионе, появлении новых или уточнении параметров сУЩествующих источников загрязнения ОПС. Пересмотр установленных нормативов ПДС обеспечивается предприятием-природопользо-^телем.
Контроль ia достижением и соблюдением нормативов ПДС вклю-f чает: определение массы сбросов загрязняющих веществ в единицу времени от данного источника загрязнения и сравнение этих показателей с установленными нормативами ПДС, проверку выполнения плана мероприятий по достижению ПДС и проверку эффективности работы очистных сооружений. Указанный контроль производится как самим предприятием (ведомственный контроль) на базе отделов охраны окружающей среды и промышленно-санитарных лабораторий, так и местными органами Минприроды (государственный контроль)
При контроле сбросов производится измерение расходов СВ, определение концентраций в сбросах нормируемых ингредиентов и установление по этим данным массы сбрасываемых загрязняющих веществ в единицу времени. Последний показатель сравнивается с установленным ПДС.
§ 6. Экономический ущерб' от загрязнения окружающей среды
Основные понятия. В соответствии с «Временной типовой методикой определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемому народному хозяйству загрязнением окружающей среды*, экономический ущерб представляет собой стоимостное выражение негативного антропогенного воздействия на окружающую среду. Он равен сумме затрат на предотвращение воздействия загрязненной окружающей среды на реципиентов и затрат, связанных с воздействием на реципиентов. В состав реципиентов входят: население, объекты жилищно-коммунального хозяйства, сельскохозяйственные угодья, лесные ресурсы, элементы основных фондов промышленности и транспорта, трудовые ресурсы, рекреационные ресурсы.
При снижении негативного антропогенного воздействия на окружающую среду достигаются экологические, социальные и экономические результаты. В соответствии с методикой экологический результат природоохранной деятельности выражается в уменьшении выброса вредных веществ в окружающую среду и уровня ее загрязнения, в увеличении и улучшении качества пригодных к использованию земельных, лесных, водных ресурсов и атмосферного воздуха. Соци* альный результат проявляется в улучшении физиологических, культурных, творческих и рекреационных условий жизни человека. Эко-комический результат — это экономия или предотвращение потерь
495 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование природных ресурсов, живого и овеществленного труда во веех сферах народного хозяйства и личного потребления.
Пол экономическим ущербом отдельного хозяйствующего субъекта (предприятия) понимают те потери (затраты), которые несет предприятие вследствие негативного воздействия вредных веществ, попадающих в окружающую среду с выбросами собственного производства. Исходя из этого экономический ущерб от негативного воздействия вредных веществ представляет собой часть издержек предприятия, связанных с компенсацией такого воздействия на ресурсы предприятия.
Экономический ущерб является первой составляющей издержек предприятия на природоохранную деятельность. Второй составляющей выступают текущие затраты на природоохранную деятельность, которые зависят от уровня негативного воздействия вредных веществ технологических процессов на предприятии на окружающую среду.
Таким образом, общие издержки предприятия на охрану окружающей среды включают текущие затраты на природоохранную деятельность и экономический ущерб.
Текущие затраты на природоохранную деятельность складываются из затрат: на содержание и обслуживание основных фондов природоохранной деятельности; на мероприятия природоохранной деятельности; па эксплуатацию основных производственных фондов по основной деятельности и обусловленные совершенствованием производственной технологии для снижения экономического ущерба (дополнительные затраты); на оплату услуг, связанных с охраной окружающей среды (например, очистка сточных вод на других предприятиях).
Экономический ущерб предприятию представляет собой:
1. Затраты, вызываемые воздействием загрязненной окружающей среды на предприятие:
—	компенсация потерь продукции (стоимость потерь продукции) из-за снижения производительности труда и невыходов на работу работников вследствие повышенной заболеваемости от воздействия конкретного вредного вещества;
—	компенсация потерь продукции, сырья, полуфабрикатов, теряемых в виде выбросов (с отходящими газами или сточными водами);
—	возмещение потерь продукции вследствие воздействия загрязненной окружающей среды на основные фонды (внеплановый ремонт и простой оборудования);
—	компенсация повышенного износа фондов технологического назначения вследствие воздействия загрязненной окружающей среды (Увеличение затрат на текущий и капитальный ремонт).
2	^ Затраты на предотвращение воздействия загрязненной окружающей среды:
—	разбавление сточных вод и предварительная очистка воды ддд технических целей;	;
—	перенос водозабора к более чистым источникам;	|
' — эксплуатация систем очистки воздуха для производственных помещений и производственных нужд;	<
—	создание санитарно-защитных зон;	:
—	обеспечение приспособляемости основных фондов к воздействию химически активных веществ (антикоррозийные покрытия и т.п ).
Очевидно, что чем больше текущие затраты на природоохранную деятельность, тем меньше экономический ущерб предприятию, и наоборот. Между тем увеличение текущих затрат не означает роста общих затрат на производство. Это объясняется тем, что на величину роста общих -затрат уменьшается и экономический ущерб предприятию, который также включен в себестоимость выпуска готовой продукции. Общие затраты на производство увеличиваются лишь при превышении текущих затрат на природоохранную деятельность над издержками на охрану окружающей среды. Сокращение текущих затрат на природоохранную деятельность не означает снижения себестоимости продукции. Снижение себестоимости продукции может быть достигнуто лишь при повышении эффективности природоохранных мероприятий.
Таким образом, текущие затраты на природоохранную деятельность имеют активный преобразующий, а экономический ущерб — пассивный компенсирующий характер. Иначе говоря, текущие затраты направлены на устранение причины загрязнения окружающей среды, а экономический ущерб является следствием этого загрязнения.
Методика расчета экономического ущерба. Его определяют исходя из объемов выбросов или сбросов вредйых веществ в окружающую среду. Последствия от загрязнений природных компонентов вредными веществами имеют, как уже отмечалось ранее, широкий спектр — от ухудшения здоровья человека из-за грязного воздуха, воды, до убытков'от ускоренного износа основных фондов (коррозия), снижения продуктивности сельскохозяйственных угодий и т.п. (рис. 20.3).
Количественная оценка таких последствий в универсальном виде как функция от объема выбросов необходима для того, чтобы соизмерить ее с другими затратами и потерями, в том числе и с затратами на предотвращение загрязнения.
Зная объем выбросов V, суммарную денежную оценку ущерба можно представить в виде:
P = f,(V) + f2(V^ + f3(V) + ... + f„(V), где Р — денежная оценка ущерба;
РД(У) — величина ущерба (потерь), возникающая в п — сфере деятельности от ухудшения качества окружающей среды вследствие выбросов.
Несмотря на простоту такой идеи опенки ущерба, практическое ее выполнение вызывает значительные трудности. В основу опенки экономического ущерба от загрязнения положена следующая логическая причинно-следственная цепочка расчетов: выбросы вредных веществ из исто чников их образования > концентрация вредных веществ в атмосфере (водоеме) > натуральный ущерб > экономический ущерб.
Экологический ущерб от загрязнения окружающей среды
Повышенная заболеваемость населения, затраты на оплату бюллетеней, мед услуг из-за потери трудоспособности
Жилищно-коммунальное хозяйство: дополнительные затраты на эксплуатацию жилых и общественных зданий, санитарно-гигиенические мероприятия
I
Потери растениеводства и животноводства
~т~~
Снижение продуктивности
р___________
Нарушение | взаимосвязи I
экологических р
систем Г
Население
Леса и земли лесного фонда
Рекреационные земли
Охраняемые территории
В натуральных показателях	В условных единицах (баллах, условных тоннах) нагрузки на реципиентов
Измерение ущерба	
I Уровень загрязнений, концентрации загрязняющих веществ
J ; , Г ~—32
Воздушный бассейн |	| Водные источники | Земля
Выбросы загрязняющих веществ
Рис. 20.3. Схема определения экономического ущерба от загрязнения окружающей среды
На первом этапе проводится анализ объектов и структуры выбросов и определяются объемы выбросов конкретных веществ. На втором эта! пе осуществляется расчет концентрации вредных веществ, который про! водится по моделям рассеивания загрязнения в атмосфере или водоеме учитывающим различные факторы. Например, при расчете концентра ций загрязнений в атмосфере должны учитываться: местоположение источника, высота трубы, роза ветров, поюдно-кпиматические условия рельеф местности и ряд других факторов. На третьем этапе оценивается натуральное воздействие на окружающую среду и хозяйственную дея тельность. В качестве натуральных воздействий обычно рассматривают* ся: ухудшение качества жизни (оно может быть измерено ростом заболеваемости по группам болезней, смертности населения, ухудшения рекреационных условий жизни и т.п.); сокращение сроков службы имущества например основных фондов; рост концентрации вредных веществ в воздухе или воде, которые используются как сырье в технологических процессах производства; сокращение продуктивности биоценоза, например сокращение урожайности в сельском хозяйстве. На основе эмпирических данных наблюдений строятся функциональные и статистические зависимости между концентрациями вредных веществ и изменениями натуральных показателей. На последнем, четвертом этапе производится оценка натуральных изменений в стоимостной форме. Экономический ущерб, характеризующий величину убытков, вызванных натуральными изменениями, оценивается по формуле
где Xj — натуральное изменение в i-сфере деятельности;
/J. — стоимостная оценка такого натурального изменения.
Несмотря на идейную простоту такой схемы определения экономического ущерба от загрязнений, практическая его реализация сталкивается с большими сложностями, которые в основном связаны с необходимостью детальной информации об изменении физических характеристик, особенно при оценках изменений натуральных показателей и их стоимостных оценок Это обстоятельство требует проведения специальных исследований в каждом конкретном случае. Поэтому внимание заслуживает подход, основанный на упрощенной процедуре, сводящейся к расчету по единой формуле и приведенной во «Временной типовой методике...».
§ 7. Определение экономического ущерба от загрязнения природных компонентов окружающей среды
Методический подход, основанный на упрошенной процедуре, применим лишь для установления экономической эффективности
499 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование природоохранных мероприятий на уровне крупных регионов. Эти результаты позволяют судить лишь о масштабах экономического ущерба и сравнительной эффективности мер, направленных на ликвидацию ущерба от загрязнения или его предотвращение.
В общем виде опенка экономического ущерба, причиняемого годовыми выбросами загрязнений в отдельные природные компоненты (атмосферные, водные объекты) от отдельных стационарных источников загрязнения, определяется по формуле:
а)	водные объекты
У =Г^-'^а1т1>
б)	воздушная среда
у = у  а  f
где у — экономический ущерб от загрязнения;
— фактический объем выброса (сброса) i-вредного вещества;
а — коэффициент, учитывающий региональные особенности территории, подверженной вредному воздействию, и связанный с относительной опасностью ее загрязнения;
аР — коэффициент приведения различных вредных веществ к агрегированному виду (к «монозагрязнителю»), характеризует относительную опасность i-вредного вещества для биоты;
f— коэффициент, учитывающий характер рассеивания вредных веществ в атмосфере;
у — стоимостная (денежная) оценка ущерба от единицы выброса вредного вещества;
п — количество вредных веществ.
Идея изложенного подхода состоит в том, что сначала все вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу или сбрасываемые в водоем, приводятся к «монозагрязнителю». Известно, что воздействие разных веществ на окружающую среду и на человека различно. Поэтому складывать напрямую 500 кг ртути и 10 тонн диоксида серы нельзя. Такая операция имеет смысл только в том случае, если каждому из вредных веществ придать весовой коэффициент ар учитывающий, во сколько раз одно вредное вещество опаснее другого. Объемы фактических выбросов умноженные на весовые коэффициенты ар называют приведенной массой выбросов из источника загрязнения, или монозагрязнением.
Приведенная масса выбросов измеряется в условных единицах, например условных тоннах. Такой «монозагрязнитель» характеризует общий уровень загрязнения окружающей среды. Коэффициент я,-, ^рактеризующий относительную опасность вредных выбросов, рас-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 500 считывается на основе сравнительного анализа вредного воздействия отдельных вредных веществ. Величина коэффициента относительной опасности вредного вещества является функцией, обратной величине его предельно допустимой концентрации. В методике («Временная методика...») их значения приводятся в специальных таблицах.
Коэффициент относительной опасности загрязнения территорий с должен учитывать особенности и социальную значимость определенного региона и его реакцию на выбросы вредных веществ. Известно, что способность окружающей среды поглощать вредные примеси г значительной мере определяется широтой местности. Чем северней регион, тем интенсивность поглощения меньше. В южных регионах природа легче справляется с вредным во действием. Для оценки ущерба от выбросов в атмосферу значения коэффициента определяются в методике по двум признакам: природные особенности и тип территории. Для водных ресурсов значения коэффициента о определяются для бассейнов рек или для участков бассейна реки.
Коэффициент у служит для измерения денежной оценки приведенных выбросов в атмосферу и в водные объекты. Эти коэффициенты должны отражать все изменения, происходящие в экономике, и корректироваться в соответствии с протекающим в ней инфляционным процессом. Кроме того, этот коэффициент должен отражать умножающее воздействие на природную среду объемов выбросов или сбросов вредных веществ, превышающих их предельные для определенной территории величины. Иначе говоря, учитывать свойство мультипликативности вредных веществ.
Значения коэффициентов у для атмосферного загрязнения и загрязнения водоемов не совпадают. Значение коэффициента у для выбросов (сбросов), не превышающих их предельно допустимые величины (в ценах 1990 г.), равны:
—	воздушная среда: уЛ' = 3,3 р/усл. т.
—	водные объекты: ув" = 443,5 р/усл. т.
Для выбросов (сбросов), превышающих их предельные' значения: — воздушная среда: ул" = 15,8 р/усл. т.
—	водные объекты: ув" = 2346,7 р/усл. т.
С учетом изложенного, экономический ущерб от загрязнения, например, водных объектов может быть рассчитан по формуле:
/' • <7 • У	Для вредных веществ при условии т, < ПДС
у = < / -ст•	 ПДСi л- у '  g	-ПДС,\
для вредных веществ при условии т, > ПДС
Значения поправки учитывающей характер рассеивания вредных примесей в атмосфере, определяют по дисперсному составу пыли и скорости а) ее осаждения или в зависимости от коэффициента очистки фильтров. Скорость осаждения а> определяют по специальным номограммам, а коэффициент очистки фильтров рассчитывается по формуле:
где Vj — годовой объем выбросов пыли или твердых аэрозолей без очистки;
V2 — годовой объем выбросов пыли или твердых аэрозолей после очистки.
Для газообразных примесей поправку /'рассчитывают по формуле: © < 1 см/с
_	_	100	4	, ДТ
f = f ~--------------, ср = 1 +----
1 100 + (pH 1 + U 75°С
где ср — поправка на тепловой подъем факела в атмосферу;
дТ — среднегодовая разность температур в устье источника (трубы) и в окружающей атмосфере;	,
Н — геометрическая высота устья источника выбросов, м;
U — среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с.
Если значение U неизвестно, то его принимают равным 3 м/с.
Для пыли и твердых аэрозолей:
а)	ср < 120 см/с и и > 90%, / = f =——---------—,
1	100 + <рЯ 1 + С/
6)	о> = 1-20 см/с и 70% < и < 90%, •/ = /.=	-----Д
у 60 + срЯ 1 + U
в)	® > 20 см/с и п < 70%, f= f3 = 10.
Поправка /*= 10 принимается такж^при выбросах передвижными источниками загрязнения и при выбросах частиц пыли одновременно с парами воды.
При исчислении экономического ущерба в случае отсутствия методики его определения по необходимому перечню воздействий рекомендуется использовать показатель платы за сверхлимитное загрязнение. Данный подход имеет существенный недостаток, так как оп-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 502 / ределяет квазиущерб, лежащий в основе платежей за «пряжение ок-/ ружающей среды. Поэтому для определения ущерба следует пользо-1 ваться расчетными опенками более или менее реального ущерба. Если у реальный ущерб оценить невозможно, то рекомендуется воспользо] 1 ваться «Временным порядком опенки и возмещения вреда окружаю- I щей среде в результате аварии», утвержденным приказом Минприро- ? ды РФ от 17.06.94, № 200. Указанный «Порядок...» нс регламентирует возмещение вреда, нанесенного здоровью людей, а ущерб от загрязнения той или иной природной среды определяется исходя из 'у массы ЗВ, базовых нормативов платы за выброс (сброс) 1 т ЗВ в пределах установленных лимитов (ВСВ или ВСС), с применением коэффициентов индексации платежей за загрязнения, экологической fl ситуации и повышающего коэффициента 5.	3|
Например, для воздушной среды:	."Я
Y = S-o’/n; п'5’Л	я
где 5 — повышающий коэффициент (штраф);	'
п’5 — базовый норматив платы за выброс (сброс) ЗВ в пределах ж установленного лимита, руб.Л;
<у - коэффициент экологической ситуации;	'|Я
к — коэффициент индексации.
§ 8. Определение платы за выбросы	я
от стационарных источников	Ж
Введенная в России с 1.01.91 г. система платежей за загрязнение || окружающей среды предусматривает платежи:	.Я
—	за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, в том числе за выбросы из стационарных и нестационарных источников загрязнения; ж
—	за сбросы в поверхностные водоемы;
—	за размещение отходов.	Я
Основанием для введения таких платежей является Постановлю-
ние СМ России № 13 от-9.05.92, изменившее существующий порядок V взимания платежей. Данное Постановление определило ставки пла- . тежей за каждый из контролируемых загрязнителей. Для выбросов в * атмосферу были установлены платежи по 211 загрязняющим веще- • ствам, а для сбросов в поверхностные водные источники — по 92.. Эти ставки, установленные для каждого загрязняющего вещества считаются базовыми. Они учитывают степень опасности загрязняющие
веществ для окружающей среды и здоровья населения.
В экономическом отношении платежи за загрязнение окружающей среды представляют собой особый вид косвенного налогообло-
503 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование хепия. Здесь облагаемой величиной является масса выбросов или сбросов, а также размещаемых отходов. При этом платежи за загрязнение не следует рассматривать как компенсацию за наносимый экологический ущерб.
Неучет отрицательного влияния отходов производства на окружающую среду в виде наносимого экономического ущерба позволяет производить много и дешево, так как нет затрат на уменьшение отходов и загрязнения окружающей среды. Учет антропогенного фактора в затратах производства не позволяет производить много и дешево. Сейчас не существует рынка, который экономически связал бы производство и отходы производства. Плата за загрязнение позволяет решить этот вопрос экономическими методами. Здесь необходимо понимать, что платежи за загрязнение (налоги) — это убыток для экономики, но государство должно регулировать отрицательный эффект производства, т.е. уровень антропогенного воздействия, этими экономическими методами, так как рыночные регуляторы здесь не всегда срабатывают. В общем случае любой налог иди плата, вводимая в экономике, вредны, так как понижают уровень и общий объем производства и снижают мотивацию. Государство должно устанавливать оптимальные размеры налога или платы, которые не снижали бы объемы экономической деятельности и мотивации.
Базовые нормативы платы за загрязнения и размещение отходов, которые устанавливает государство, должны корректироваться на поправочные коэффициенты. Эти поправки к базовым нормативам платы отражают различия в экологических условиях, которые складываются в отдельных местах.
К экологическим условиям, или факторам, относят:
—	природно-климатические особенности территорий;
—	значимость природных и социально-культурных объектов.
Для «омигаио^среды в России выделены 11 регионов с соответствующими поправочными коэффициентами <за. Например, для Восточной Сибири аа = 1,0; а для Урала <тл = 2,0. Для водных источников предложено 99 различных регионов. Для них установлены соответствующие коэффициенты <т , например, в бассейне Белого и Баренцева морей ав = 1,0; для рек Ростовской области <зв = 1,26—1,85.
Коэффициенты экологических факторов могут повышаться:
—	для природопользователей, расположенных в зонах экологического бедствия, районов Крайнего Севера, территорий национальных парков, а также на территориях, включенных в международные конвенции, — в два раза;
—	для природопользователей, осуществляющих выбросы загрязняющих веществ в атмосферу городов и крупных промышленных цензов, — на 20%.
Таким образом, дифференцированные ставки платы за загрязнения по конкретным территориям определяются умножением базовых нормативов на соответствующие поправочные коэффициенты.
Согласно Постановлению СМ № 632 (1992 г.) устанавливаются два вида базовых нормативов оплаты: платежи за выбросы в Пределах установленных предельных нормативов и платежи в пределах установленных временно согласованных нормативов выбросов или сбросов.
’ В соответствии с таким порядком определения платы за загрязнения окружающей среды размеры платежей за выбросы (сбросы) от стационарных источников определяются следующим образом:
если т, <
ст 22Я,п, + ^,{т; ~ Я,) п J, если qt < т, < /,
ст 22 я,п, + 22 ' я,) п+ 522	‘ 4') n 'i Lесли 171<> А’
где S — размер платежей за выброс или сброс вредных веществ от стационарных источников, руб.;
у—коэффициент, учитывающий экологические факторы в регионе для атмосферы или водных источников;
/Пу —фактическая масса выбросов (сбросов) вредного вещества, т/год; q. — предельно допустимый норматив выброса или сброса (ПДВ или ПДС), т/год;
временно согласованный норматив выброса или сброса (ВСВ или ВСС) /-вредного вещества, т/год;
л, — базовая ставка платы за выбросы или сбросы в пределах ПДВ или ПДС, руб./т;
п — базовая ставка платы за выбросы или сбросы в пределах ВСВ или ВСС, р/т.
Базовые ставки платежей за выбросы и сбросы должны постоянно корректироваться и успевать за темпами инфляции в стране. Сейчас рост ставок платежей существенно отстает (в 2—2,5 раза) от темпов инфляции и роста курса доллара США/ Платежи за выбросы или сбросы в пределах установленных нормативов относят на себестоимость продукции (работ, услуг), а платежи за превышение установленных нормативов — на счет -прибыли, остающейся в распоряжении природопользователя.
Начисление платежей за выбросы или сбросы от стационарных источников производится в соответствии с данными о фактических выбросах по видам загрязнений для каждого предприятия. Ука занная информация содержится в годовых формах статистической отчетности 2- ТП (водхоз) и 2- ТП (воздух), по которым отчитываются природо-цользователи. Эти две формы статистической отчетности, а также балансы отходов в настоящее время и составляют основу экологического мониторинга в России. В этом случае важное значение для эффективности введенной системы платежей за загрязнения природной среды имеет правильное определение облагаемой величины выбросов или'сбросов. Для стационарных источников необходимо обеспечить достаточную точность оценки фактической массы загрязнений.
На предприятиях в большинстве случаев отсутствует учет фактических выбросов или сбросов по данным инструментальных замеров. Учет проводится расчетным путем на основе проектных данных или технологических регламентов, но состояние оборудования и режимы его работы часто не соответствуют штатному состоянию й регламентам. В результате расчетные значения выбросов загрязнений отличаются от фактических. Для решения этой проблемы соответствующими органами должны проводиться моментные наблюдения (оперативный экологический мониторинг). Для этого в случайный момент времени производятся инструментальные замеры выбросов или сбросов и на их основе расчетным путем определяется фактическая масса загрязнений по вредным веществам. Если расчетные значения больше отчетных величин, то неучтенная в отчетности масса выбросов должна приравниваться к несанкционированному выбросу и облагаться по штрафным ставкам.
§ 9. Определение платы за загрязнение окружающей среды от передвижных источников загрязнения и размещение отходов
Плата за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников подразделяется на; плату за допустимые выбросы; плату за выбросы, превышающие допустимые.
Удельная плата за допустимые выбросы /-загрязняющих веществ (она является основой для расчета платежей, за такие загрязнения) от передвижных источников при использовании Авидов топлива равна:
Где базовый норматив платы за выброс 1 тонны /-загрязняющего вещества, не превышающий норматив, руб./вг;
Mt — масса загрязняющего вещества, которая содержится в отработанных газах исправного автомобиля, т.
В качестве основных загрязняющих веществ в этом случае рассматриваются: оксиды углерода и азота, углеводороды, сажа, соединения свинца, диоксид серы.
Удельная плата для различных видов топлива (в ценах 1990 г. составляет (руб./т или руб./тыс. м3):
бензин этилированный: АИ-93 — 38,0 руб./т, АИ-76, 72 — 25,0 руб /т;
бензин неэтилированный: АИ-93 — 10,0 руб./т, АИ-76, 72 — 11,0 руб./т,
дизельное топливо — 21,0 руб./т;
сжиженный газ — 11,0 руб./т.
Тогда плата за допустимые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников определяется по формуле
пн=±у,т„
/=|
где Пн — плата за допустимые выбросы загрязняющих веществ;
1 — вид топлива;
у} — удельная плата за допустимые выбросы от Лввда топлив^, руб./т;
7] — количество /^-топлива, израсходованного передвижным источником за определенный период, т.
Плата за превышение допустимых выбросов загрязняющих веществ определяется по формуле:
/•I
где П'н — плата за превышение допустимых выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников, руб.;
j = 1, Р — тип транспортного средства;
Пщ— плата за допустимые выбросы транспортного средства, руб.;
dj— доля транспортных средств /-типа, не соответствующих требованиям стандарта технического состояния, к общему количеству проверенных средств.
Общая плата за выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников определяется по формуле
= Н + П ff)’
где аа — коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферы в данном регионе.
При использовании для обезвреживания отработанных газов двигателя передвижного источника устройств нейтрали 1ации к платежам применяются понижающие коэффициенты:
—	для автотранспорта, использующего неэтилированный бензин и газовое топливо, — 0,05;
—	для остальных транспортных средств — 0,1
Отходы подразделяются на промышленные, бытовые и сельскохозяйственные, токсичные и нетоксичные. Класс токсичности отходов определяется в соответствии с «Временным классификатором токсичных промышленных отходов» и «Методическими рекомендациями по определению класса токсичности промышленных отходов», утвержденными Минздравом СССР и ГКНТ СССР в 1987 г.
В зависимости от-вида отходов и степени их токсичности устанавливаются базовые нормативы (HoQJx) платы за размещение отходов. Виды отходов подразделяются на нетоксичные отходы, в том числе отходы добывающей и перерабатывающей промышленности, и токсичные отходы, подразделяющиеся на четыре класса токсичности.
В соответствии с этим были установлены различные базовые ставки платежа за 1 т отходов. Размеры базовых ставок в зависимости от вида отходов колеблются (в ценах 1990 г.) от 2,5 до 14 000 руб./т или 1 м3 отходов. Базовая ставка за размещение твердых бытовых отходов определяется по базовым нормативам платы нетоксичных отходов перерабатывающей промышленное	115 руб./м3).	/
Размер платы за размещение отходов определяется по следующей формуле:
есдиМ^ <ПДО^

ПД°^. +5	-(.м^ +ПДО^)
ес™ <.ПДО^,
Где ^отх ~ фактическое размещение /-отходов, т или м3/год;
i — вид ОТХОДОВ (у = 1, п );
mOQlxi — годовой лимит на размещение i-отхода, т или м3/год; Н<т01х — базовый норматив платы за 1 т размещенных отходов в пределах установленного лимита, руб./т или м5;
<т0 — коэффициент экологической ситуации и экологической значимости почв в данном регионе. .
Для Северо-Кавказского ретона а0 принят равным 1,9.
Вопросы для самоконтроля
1.	С какой целью составляется экологический паспорт предприятия? Какие задачи позволяет решать информация, содержащаяся в нем9
2.	Охарактеризуйте структуру и содержание экологического паспорта.
3.	От чего зависит эффективность рассеивания загрязняющих ве- ' - • ществ в атмосфере через дымовые трубы?
4.	Охарактеризуйте влияние метеорологических и рельефно-климатических факторов на распределение загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы. Что такое опасная скорость ветра, температурная стратификация атмосферы, инверсия?
5.	Как устанавливаются нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу?
6.	Каки кем проводится контроль за соблюдением нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу?
7.	Какой нормативно-технический документ определяет условия выпуска сточных вод в водоемы? Что это за условия?
8.	Охарактеризуйте суть химического и биохимического самоочищения воды в водоеме.
9.	Как определяется предельно допустимый сброс (ПДС) загрязняющих веществ в водоем?
10.	Как проводится контроль за соблюдением нормативов ПДС?
11.	В чем состоит суть методики оценки экономического ущерба от j загрязнения окружающей природной среды (ОПС)?
12.	Как определяется размер платы за загрязнение ОПС?
13.	Что такое базовый норматив платы и дифференцированный нор-матив платы? Как они связаны друг с другом?
14.	С какой целью введены коэффициенты экологической ситуации, экологической значимости и индексации платы?
Глава 21. Экология урбанизированных территорий
Значительная часть всего населения мира проживает в городах. По опенкам демографов ООН, на рубеже XX и XXI веков городское население должно было сравняться по численности с сельским. В России в настоящее время в городах проживает 75% всего населения.
Закономерности взаимодействия человека с городской средой изучает научная дисциплина, называемая экологией города.
§1. Урбанизация
Первые города возникли около 3000 лет назад на берегах Тигра и Евфрата, а позднее — Нила. Их появление было связано с необходимостью защиты от врагов, а также с развитием ремесел и торговли. Поэтому в течение долгого времени города представляли собой военные укрепления, расположенные в стратегических пунктах или на берегах рек и морей. Постепенно поселения трансформировались в города, численность городского населения возрастала, а роль городов в развитии общества неуклонно повышалась.
Процесс увеличения численности городских поселений, приводящий к росту и развитию городов, получил название урбанизации.
Она является мощным экологическим фактором, сопровождающимся преобразованием ландшафта, земельных и водных ресурсов, массовым производством отходов, поступающих в атмосферу, водные и наземные экосистемы. Урбанизация поставила перед человечеством ряд экологических проблем, среди которых наиболее острыми являются уязвимость городских систем, миграция и концентрация населения, низкое качество среды обитания, потеря плодородных земель, удаление отходов.
Урбанизация — объективный процесс, обусловленный потребностями общества, производства, характером общественного строя. Однако рост городского населения, особенно в последние десятилетия, оказался настолько стремительным, что окружающая среда многих городов мира уже не в состоянии удовлетворить многие биологические и социальные потребности современного человека. Крупный город изменяет почти все компоненты природной среды — атмосферу, растительность, почву, рельеф, гидрографическую сеть, подземные воды, грунты и даже климат.
В XX веке максимальная средняя плотность населения отмечалась в Барселоне — самом густонаселенном городе Европы — 70 тыс. человек на 1 км2, в Париже она достигла 30 тыс. человек на 1 км2. Однако абсолютно максимальная плотность населения из-за скученности значительно выше; в Гонконге она достигает 1,5 млн человек на 1 км2; в наиболее населенных районах Парижа абсолютная плотность населения— 250 тыс. человек на 1 км2, что в 35 раз выше средней плотности городского населения и в 650 раз выше средней плотности сельского населения Франции.
Общая площадь урбанизированной территории Земли составила в 1980 году 4,69 млн км2. Ожидается, что в 2070 г. она достигнет 19 млн км2, т.е. 12,8% всей и более 20% жизнепригодной территории суши (Н.Ф. Реймерс, 1990 г.). К 2030 г. практически все население мира будет жить в поселениях городского типа.
На территории России все населенные пункты подразделяются на две категории: города и поселки городского типа; сельские населенные пункты. Для признания населенною пункта городом необходимы два условия: 1) численность населения, постоянно проживающего в данном населенном пункте, не менее 10—12 тыс. человек; 2) социальный состав — не менее 85% проживающих должны составлять рабочие и служащие. В иных случаях населенный пункт признается сельским (если большинство его жителей занимается сельским хозяйством), либо рабочим поселком (если большинство его жителей заняты в промышленности или на транспорте), дачным поселком (если большинство его жителей используют данный пункт в качестве базы для отдыха) или курортным поселком (если не менее половины его жителей являются приезжающими для отдыха или лечения).
Города и поселки в зависимости от численности населения подразделяются на крупнейшие, крупные, средние и малые (табл. 21.1).
Таблица 21.1
Категории городов и поселков в зависимости от численности населения
Группы	Города с населением, тыс. человек	Поселки с населением, тыс. человек
Крупнейшие	Более 1000	—
	500—1000		
Крупные	250—500	Более 10
Большие	100—250	5—10
Средние	50—100	3—5
Малые	до 50	до 3
В настоящее время город перерос в городскую агломерацию — пространственно и функционально единую группировку поселении ю-
511 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование родского типа, составляющую общую социально-экономическую и -jKOJoi ическую систему. Агломерация в пределах страны или региона характеризуется функциональными связями, сформировавшимися в результате производственной деятельности и производственных отношений Ра сличают конурбацию и мегалополис.
Конурбация — группа близко расположенных и экономически связанных между собой городов. Примерами конурбаций являются Большой Лондон, Большая Москва и т.п.
В наиболее развитых странах в результате разрастания городских агломераций появились гиперурбанизированные районы — мегалополисы. Мсгалоподис — очень крупная городская агломерация, включающая многочисленные жилые поселения, т.е. функциональное соединение ряда городских агломераций. Численность населения мегалополиса значительно превышает 1 млн человек. На территории США расположены три крупнейших мегалополиса. На северо-востоке США в результате слияния агломераций Бостона, Нью-Йорка, Филадельфии, Балтимора и Вашингтона образовался крупнейший мегалополис с населением 40 млн человек, занимающий 150 тыс. км2. Другой мегалополис, насчитывающий 30 млн жителей, сформировался на южном побережье Великих озер (Чикаго, Детройт, Кливленд, Питтсбург)’. Мегалополис Южной Калифорнии (Лос-Анджелес, Сан-Диего) кон-ценгрирует более 11 млн человек.
В Западной Европе выделяются группа «Мидлендс» в Великобритании (Ливерпуль, Манчестер, Лидс'-Бредфорд, Бирмингем) и Рейнско-Рурский район (Кельн, Дюссельдорф, Рурский бассейн), насчитывающие более 10 млн жителей. В Нидерландах быстро растет агломерация «Рандштадт» с населением более 4 млн человек (Амстердам, Роттердам, Гаага, Гарлем, Утрехт, Лейден и др.).
Рост агломераций характерен и для многих развивающихся стран. Очень быстро растут агломерации Буэнос-Айреса, Сан-Паулу, Рио-де-Жанейро, Мехико, Каракаса, Боготы, Сантьяго в Латинской Америке; Калькутты, Бомбея, Сингапура, Гонконга, Джакарты, Стамбула в Азии; Каира, Касабланки в Африке.
Одно из первых мест в мире по темпам урбанизации занимает Япония. На Тихоокеанском побережье в результате срастания Токио, Йокогамы, Киото, Нагои и Кобе образовался мегалополис, в котором проживает 60 млн человек — более 40% населения страны — на площади, незначительно превышающей общей площади архипелага.
Хаотическое строительство небоскребов в крупных городах, постоянное увеличение этажности зданий — следствие роста цен на землю — Привело к образованию пронизываемых ураганными ветрами «бетонных УЩедий», куда не заглядывает луч солнца, усугубило и без того острые проблемы больших городов. Жизнь горожан усложняется также из-за
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 512 перегрузки узких улиц автомобилями и неизбежных автомобильных загаров, в результате которых скорость транспорта в больших городах существенно уменьшилась
Проблема современных крупных городов усугубляется резкой недостаточностью природно-пространственных ресурсов. Поэтому большое значение должно уделяться вопросам планировки городов. Под планировкой населенных мест (городской планировкой) понимается отрасль архитектуры, рассматривающая вопросы комплексного упорядочения жизненного пространства на уровне регионов, групп населенных мест и отдельных городов и поселков городского типа. Она основывается на закономерностях общественного развития, анализе природных условий и всестороннем учете потребностей человека, прежде всего его экологических нужд.
Вопросами теории и практики рациональной организации территорий, основанной на составлении плана использования земель и пространства для различных целей, занимается отрасль архитектуры, называемая районной планировкой. Районная планировка включает анализ экологических факторов расселения, взаимодействия объектов строительства с окружающей их средой на всех уровнях иерархии экосистем. В последние годы появилось направление экологической планировки, в котором доминируют именно экологические требования, — экологическая архитектура.
Экологическая архитектура — новейшее направление в архитектуре, районной и городской плайировке, стремящееся максимально учесть экологические и социально-экологические потребности конкретного человека от его рождения до глубокой старости. Экологическая архитектура старается приблизить людей к природе, создавая вблизи жилых массивов и домов зеленые зоны отдыха, избавить человека от монотонности городского пространства путем строительства домов различной конфигурации или окраски, правильно распределить население по площади (не более 100 человек на 1 га, строительство микрорайонов на 30 тыс. человек с соотношением малоэтажных и многоэтажных строений в пропорции 7:3). сохранить не менее 50% пространства населенного места для зеленых насаждений, изолировать население от трасс движения транспорта, создать условия для общения между людьми и т.д.
Современные формы пространственной организации и концентрации производства, а также интенсивное развитие транспорта дают возможность изолировать наиболее агрессивные по отношению к окружающей природной среде и человеку хозяйственные объекты, а пенные природные комплексы сделать более доступными. Именно такой подход заложен в методике районной планировки, которая оп*-; ределяет территории перспективного развития населенных мест, зоны
513 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ограниченного развития урбанизации и возможного размещения предприятий. загрязняющих окружающую среду, коридоры инженерных коммуникаций и транспортных магистралей, зоны охраны водных источников и водохранилищ, пригородные комплексы, а также охраняемые территории — ценные природные ландшафты, заповедники, заказники, архитектурно-исторические комплексы, — и сельскохозяйственный пояс. Подобная структура задач, заложенных в районной планировке, позволяет управлять экологической ситуацией в городах и пригородных зонах.
В 50-х годах XX века появилась экистика — урбанистическая наука, изучающая формирование и эволюцию человеческих поселений. Целью экистики является создание моделей поселений (городов) различной величины с оптимальным сочетанием элементов их планировочной структуры и окружающей природной среды. Предметом экистики является также внутренняя среда помещений.
С древнейших времен люди были вынуждены жить в городах, построенных несколькими предыдущими поколениями, и лишь в мечтах они могли создать идеальные города, такие как «город Солнца» {Т. Кампанелла), «город-сад» (Э. Говард), «лучезарный город» (Л. Корбюзье). Лишь в конце XX века стало возможным строить города при жизни одного поколения и проектировать реальные города будущего.
Одним из таких перспективных проектов является «город-сад» — город, максимально соединяющий горожанина с природой, чего можно достичь при площади зеленых насаждений около 50% городской территории. Город-сад характеризуется также широким развитием социальной инфраструктуры. Численность населения такого города, как правило, не превышает 50—70 тыс. человек, но иногда может достигать 150 тыс. Город-сад — небольшое, компактно организованное поселение, где места для труда, общения, отдыха и жилища находятся в пределах пешеходной доступности каждому жителю. В капиталистических странах для богатых людей построено более 30 таких городов. Развитием идеи города-сада является экополис — городское поселение, спланированное с учетом комплекса экологических потребностей человека. Примером экополиса в России является г. Пущино Московской области. Принципы экополиса используются также в некоторых других городах, например, в Казани, Кишиневе (Молдавия).
§ 2.	Климат города
Заняв на поверхности Земли громадные территории, города не только оттеснили природные зоны, но и оказали активное воздействие на первоначальный климат. Климатические условия в городах 1' Эконо! ня. Уч. пос для студ. ВУЗа
Часть .11. Управление качеством окружающей природной среды 5^4 значительно отличаются 01 окружающих районов, причем эти отличия при прочих равных условиях тем больше, чем значительнее территория города. Перепады температур, относительной влажности, величины солнечной радиации между городом и его окрестностями иногда соизмеряются с передвижением в естественных условиях на 20 ° по широте.
На метеорологический режим города влияют следующие факторы: 1) изменение альбедо (отражательной способности) земной поверхности, которое для застроенных районов обычно меньше альбедо загородной местности;
2)	уменьшение средней величины испарения с земной поверхности;
3)	выделение тепла, создаваемого различными видами хозяйственной деятельности;
4)	увеличение в черте города шероховатости земной поверхности по сравнению с загородной местностью;
5)	загрязнение атмосферы различными примесями, образуемыми в результате хозяйственной деятельности.
Одной из наиболее значительных особенностей городского климата является возникновение в городе так называемого «острова тепла», который характеризуется повышенными по сравнению с загородной местностью температурами воздуха. Проявляется такая аномалия ночью, при слабом ветре и малооблачной погоде. Средняя температура воздуха в большом городе обычно выше температуры окружающих районов на 1—2 °C, однако ночью при небольшом ветре разность температур может достигать 6—8 "С. Над центрами крупных городов «остров тепла» возвышается на 100—150 м, а в городах меньших размеров — на 30—40 м. Подобный эффект теплового воздействия, по некоторым данным, увеличивает температуру в г. Москве на 3—5 °C, безморозный период — на 10—12 дней и бесснежный — на 5—10 дней.
Своеобразными аккумуляторами тепла являются каменные здания,' асфальтовые и другие искусственные покрытия, температура поверхности которых местами в Москве достигает 52 °C, в Ереване — 65—70 °C, Одессе — 73 °C, в Ташкенте — 80 °C. Они поглощают солнечную энергию днем и медленно остывают ночью, отдавая тепло атмосфере.
В «островах тепла» из-за уменьшения испарения на застроенных участках понижается абсолютная и относительная влажность воздуха-
С эффектом «островов тепла» связано локальное увеличение интенсивности циркуляции конвекционных потоков воздуха. При этом значительно — на 20% по сравнению с сельской местностью — уменьшается горизонтальное движение воздушных масс, и усиливается вое-
515 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ходящее движение над городом, напоминающее бри*. Увеличение шероховатости городской территории приводит к точному уменьшению сКорости ветра в городах но сравнению с загородными районами.
Загрязнение атмосферы различными твердыми, жидкими и газообразными примесями, количество которых во многих городах достигло высокого уровня, способствует образованию антропогенного аэрозоля. Увеличение концентрации аэрозоля над городами резко уменьшает солнечную радиацию (инсоляцию), поступающую на земную поверхность. В больших городах величина прямой солнечной радиации уменьшается примерно на 15%, ультрафиолетового излучения — в среднем на 30%, а в зимние месяцы ослабление этого излучения проявляется в большей степени; продолжительность солнечного сияния снижается на 5—15%. Потери ультрафиолетовой радиации в Балтиморе (США) достигают 50%, в Москве —- 25—30, Санкт-Петербурге — 17—24, Киеве — 17%. Основную роль в ослаблении солнечной радиации в городах играет нижний слой воздуха, в котором содержится наибольшее количество аэрозольных частиц. В приземных слоях атмосферы обычно резко снижена горизонтальная видимость, часто достигающая всего 10—20% ее значений в загородной зоне.
Высокая концентрация аэрозольных частиц в городском воздухе способствует увеличению частоты туманов — в среднем в 2—5 раз, в том числе особенно устойчивых туманов типа смога. Городские туманы играют огромную роль в процессе ослабления солнечной радиации и в уменьшении дальности видимости на территории города. Повышенная концентрация аэрозолей и усиление восходящих движений воздуха в городе приводит к увеличению облачности и вероятности выпадения осадков. По данным исследований, проводимых в Великобритании и США, в больших городах зарегистрировано на 10% больше облачных дней, на столько же больше дождей, града и снега, на 30% больше тумана летом и на 100% зимой по сравнению с рядом расположенной сельской местностью. В некоторых крупных промышленных центрах существует недельный цикл количества выпадающих осадков, проявляющийся в уменьшении осадков в выходные дни, когда промышленные предприятия не работают.
Увеличение количества осадков над городом идет в ущерб другим районам, усиливая засушливость сельской местности.
§ 3.	Изменение состояния компонентов окружающей среды в городе
Урбанизация природы, строительство и функционирование мно-гих промышленных предприятий и автотранспортных коммуникаций
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 54^ привели к значительному изменению состояния различных компонентов окружающей человека среды — воздушного бассейна, водных экосистем, почвенного покрова города, вызвав их интенсивное загрязнение.
В крупных городах значительную долю выбросов в атмосферу дает автотранспорт. Среди отраслей промышленности особенно токсичные атмосферные выбросы обеспечивают предприятия цветной металлургии, химической, нефтехимической, черной металлургии, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности
Основными загрязнителями воздушного бассейна города являются диоксид серы, оксиды азота и углерода, твердые частицы (промышленная пыль). Выхлопные газы автомобилей содержат также повышенные количества свинца и озона. Все эти загрязнители отрицательно воздействуют на здоровье городских жителей. Так, диоксид серы повреждает респираторную систему человека, вызывая кашель, боль в груди, одышку, сужение дыхательных путей.
Во многих городах из-за загрязнения воздушного бассейна резко ухудшилось качество зеленых насаждений. Например, в Москве повреждено хлорозом и некрозом около 20% древесно-кустарниковых насаждений.
Выхлопы автотранспорта существенно повышают концентрацию в атмосферном воздухе свинца, причем более интенсивное движение автомобилей приводит к большему загрязнению свинцом. Свинец попадает в почву, поверхностные и грунтовые воды, его активно аккумулируют растения: содержание свинца в придорожных растениях примерно в 100 раз больше, чем растениях, произрастающих в относительно незагрязненных районах. Использование таких растении в пищу может привести к отравлению организма свинцом.
Весьма неблагоприятна экологическая обстановка в городах, где имеются промышленные предприятия, выбрасывающие в атмосферу такие токсичные вещества, как бенз(а)пирен, различные углеводороды, фенолы, тяжелые металлы. По данным А.В. Яблокова (1989 г.), в бывшем СССР в зонах экологического кризиса (около 16% всей территории) продолжительность жизни в среднем на 10—15 лет меньше, чем в среднем по стране. Медико-экологические исследования показали, что загрязнение воздушного бассейна городов ведет к увеличению частоты спонтанных абортов и рождению детей с врожденными пороками развития. Во многих крупных городах уровень заболеваемости детей в 3—4 раза выше по сравнению со взрослым населением.
В городах складывается неблагоприятная ситуация с водными объектами, которые сильно загрязнены промышленными и бытовыми стоками. Качество воды, используемой в России в питьевых ие-лях, очень низкое. Всемирная организация здравоохранения рекомендует проводить контроль питьевой воды по 100 показателям, на--
g-|7 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование рушение которых даже в малой степени сказывается на здоровье населения В России контроль предусматривается всего лишь по 20 показателям, причем довольно часто этот стандарт нарушается. По результатам исследований (1992 г) было установлено, что каждая четвертая проба не отвечала требованиям по санитарно-техническому составу, а каждая восьмая — по микробиологическим показателям.
Следует отметить, что непосредственно для питьевых целей используется незначительная часть воды, предоставляемой населению для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд. Так, по результатам исследований в I Акрон (США) структура расхода водопроводной воды выглядит следующим образом: купание — 37%; смыв унитаза — 41%, приготовление пищи — 6%, поддержание чистоты в квартире — 3%, стирка белья 4%, поливка сада — 3%, мытье автомашин — 1%, питьевая вода — 5%. Поэтому представляется целесообразным использование индивидуальных средств очистки питьевой воды, которые позволяют получать достаточное количество питьевой воды значительно лучшего качества, чем водопроводная.
Постоянно ухудшается и качество городских земель. Почвы урбанизированных территорий подвергаются тем же вредным воздействиям, что и городской воздух и вода. Почва, в отличие от атмосферы, обладает некоторой способностью биологического самоочищения, однако нарушение природного механизма самоочищения вследствие физических, химических и механических воздействий способно привести ее к деградации. Почва города в значительной степени загрязнена бытовыми и промышленными отходами, уличным мусором.
Среди городских почв различают природные и насыпные. Насыпные почвы содержат значительное количество строительного мусора, из-за чего они отличаются высокой дренажностью и слабой водоудерживающей способностью. Эта особенность насыпных почв может привести к нарушению нормального водного режима. Кроме того, насыпные почвы обычно содержат больше гумуса, но при их уплотнении ухудшается воздухообмен, в результате чего угнетается жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, что может привести к ухудшению питания растений. Приведенные нарушения водного, воздушного и питательного режимов в конечном итоге отрицательно сказываются на развитии древесной растительности и ее долголетии.
Город поглощает колоссальное количество органической массы, снятой с почвы, которая не возвращается в нее, а сжигается на свалах, нагромождается в виде мусорных куч, смывается канализационными водами или поднимается в атмосферу. Значительный вред парковым биоценозам наносит сжигание листвы, в результате чего нарушается биогеохимический цикл питательных элементов почвы; почвы Постепенно беднеют, состояние произрастающей на них раститель-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 518 ности ухудшается. Кроме того, сжигание листвы на территории города приводит к дополнительному загрязнению городской атмосферы поскольку при этом в воздух поступают те самые вредные загрязните^ ли, которые были сорбированы листьями.
Тяжелее всего почва справляется с жидкими и твердыми токсичными отходами. Вследствие промышленных выбросов в ней накапливается избыточное количество химических соединений, губительно действующих на организм человека и животных. К таким веществам относятся соединения ртути, мышьяка, меди, свинца, фтора и других. Вокруг промышленных предприятий зачастую создаются зоны, почва которых сильно загрязнена подобными элементами. Так. в окрестностях суперфосфатного и ртутного комбинатов в зависимости от удаленности от него 1 кг почвы может содержать от 1,3 до 4,6 мг ртути. Соединения серы вызывают подкисление почв, а аммиак, сода и соединения магния — ощелачивание. Избыточное накопление в почве различных элементов в токсичных концентрациях непосредственно и косвенно влияет на растения, снижает продуктивность зеленых насаждений.
§ 4.	Функциональное зонирование территории города
В создании того или иного города принимают участие различные факторы. Те факторы, которые являются основными в этом процессе и непосредственно влияют на его рост, называют градообразующими. Соответственно, предприятия, которые явились причиной возникновения города и значение которых выходит за его пределы, называют градообразующими предприятиями. К ним относят промышленные предприятия (заводы, фабрики, электростанции), крупные транспортные узлы, морские вокзалы и аэропорты, правительственные и научные учреждения, санатории, дома отдыха и др. Учреждения и предприятия культурно-бытового обслуживания, работающие на градообразующую группу предприятий, называют обслуживающими. Это могу! быть музеи, магазины, средние учебные заведения, предприятия местной легкой промышленности и т.д.
В России разрабатываются комплексные программы целесообразного размещения производительных сил внутри страны, в районах, богатых сырьем и топливом. В таких районах размещаются промышленные предприятия по производству металлов, топлива, энергии, химической продукции, строительных материалов, перерабатывающие производства. В непосредственной близости от источников энергии
519 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование создаются территориально-производственные комплексы, обеспечивающие освоение и переработку полезных ископаемых. В местах размещения таких производств возникают новые города и растут старые. За несколько последних десятилетий на вновь осваиваемых территориях в нашей стране появилось много новых городов, таких как Нефтеюганск, Нижневартовск, Сургут, Братск и др.
Структура планировки современных городов сложна и многообразна. Но в ней выделяют следующие функциональные зоны: промышленную, жилую, санитарно-защитную, внешнего транспорта, коммунально-складскую, зону отдыха.
Промышленная зона предназначается для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов.
Промышленные зоны формируют с учетом производственно-технологических, транспортных, санитарно-гигиенических и' функциональных требований. Размещение предприятий на территории промышленной зоны, отнесение их к соответствующим классам в зависимости от санитарной классификации производств и выделяемых производственных вредностей, а также установление размеров сани-тарно-зашитных зон производится в соответствии с требованиями строительных норм и правил по разработке соответствующих генеральных планов и строительных норм проектирования промышленных предприятий.
Проекты планировки промышленных зон разрабатываются с учетом градостроительных требований. Наиболее вредные предприятия, в том числе взрывоопасные и пожароопасные, располагают в отдалении от жилой зоны, причем с подветренной стороны, т.е. таким образом, чтобы господствующие ветры дули от жилой зоны на промышленную. При этом ориентируются на среднегодовую розу ветров или на одну из сезонных роз ветров (летнюю, зимнюю), построенных на основании многолетних наблюдений. Промышленные зоны с предприятиями, загрязняющими поверхность воды, размещаются по течению реки ниже жилой зоны и зоны отдыха (рис. 21.1).
Для улучшения процессов рассеивания выбросов в атмосферу предприятия располагают на более высоких отметках местности, увеличивая тем самым фактическую высоту выброса. Наоборот, предприятия с загрязненными промышленными площадками во избежание смыва загрязнений ливневыми водами на жилую территорию Должны размещаться на более низких отметках, чем жилая территория и зона отдыха.
Промышленные предприятия, требующие создания санитарно-звтцитных зон шириной более 3 км, должны размещаться за пределами населенных пунктов.
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды
520
Рис. 21.1. Пример взаимного расположения основных функциональных зон города: 1 — селитебная территория, 2 — промышленная зона;
3— складская зона; 4 — зона внешнего транспорта; 5 — зеленая зона 6 — санитарно-защитная зона; 7 — направление течения реки;
8 — направление господствующих ветров в самый жаркий квартал (месяц) года.
При реконструкции промышленных зон предусматриваются следующие мероприятия: упорядочение планировки и застройки района с выявлением территориальных резервов для размещения и развития перспективных предприятий как старых, так и новых; ликвидация или перемещение мелких и устаревших предприятий и объектов, не имеющих территориальных резервов для дальнейшего развития, а также предприятий и объектов, оказывающих отрицательное влияние на жилую территорию, соседние предприятия и окружающую природную среду; упорядочение транспортных связей в зоне и ликвидация железнодорожных путей, пересекающих магистральные улицы на одном уровне и проходящих по жилым районам и набережным; улучшение внешнего благоустройства и озеленения промышленной территории, организация мест стоянок общественного и индивидуального транспорта.
Для экономичного использования инженерных коммуникаций, ремонтного, энергетического и транспортного хозяйства отдельные промышленные предприятия в настоящее время группируются в комплексы. Однако такое комплексообразование л меет некоторые недо-
521 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование сгатки, связанные с чрезмерной концентрацией агропромышленных предприятий и, как следствие, суммированием вредных воздействий. Поэтому при группировке предприятий кроме технологических признаков принимаются во внимание и некоторые санитарные показатели. Предприятия, выделяющие агрессивные газы и пыль, удаляются от других предприятий, чтобы не ставить рабочих и производимую ими продукцию под угрозу вредного влияния.
Санитарно-защитная зона предназначена для уменьшения отрицательного влияния промышленных и транспортных объектов на население. Эта зона пространства и растительности специально выделяется между промышленными предприятиями и районом проживания населения. Санитарно-защитная зона обеспечивает пространство для безопасного рассеивания вредных промышленных отходов.
Ширина санитарно-защитной зоны определяется как расстояние между промышленной площадкой и жилым районом и рассчитывается на основе научных материалов по закономерности распространения воздушных загрязнений, наличию в атмосфере процессов самоочищения, а также норм предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ. В соответствии с экологическими требованиями не менее 40% санитарно-защитной зоны должно быть озеленено. Озеленение территории промышленного предприятия и санитарнозащитных зон увязывают с системой и характером зеленых насаждений и природной зеленью в прилегающем районе, а также с окружающим ландшафтом.
Для посадки в санитарно-защитных зонах рекомендуется использовать пылегазоустойчивые породы растений, такие как клен американский, можжевельник казацкий, тополь канадский, крушина ломкая, роза морщинистая, бузина красная, туя западная и др. Вблизи металлургических и химических предприятий, могут нормально произрастать шелковица белая, боярышник обыкновенный, белая акация, ива белая.
В санитарно-защитных зонах наиболее целесообразны комбинированные посадки деревьев и кустарников в виде зеленых полос шириной 20—30 м через каждые 50—100—200 м в зависимости от ширины санитарно-защитной зоны. Иногда пространства между такими полосами используют для посевов полевых культур либо посадок овощей и плодово-ягодных культур. Однако в этом случае необходимо Учитывать, что растения могут накапливать вещества, попадающие в атмосферный воздух и почву, а при употреблении в пищу будут яв-Чяться источником дополнительного поступления вредных веществ в организм.
Организация санитарно-защитной зоны не исключает необходимости оборудования предприятий очистными сооружениями, а явля-
Часть II. Упрааление качеством окружающей природной среды 522 • ------------------------------------------------------------_ ется всего лишь дополнительным мероприятием в рамках борьбы с загрязнением городской среды.-------------------------------Ц
Жилая (селитебная) зона предназначена для размещения жилых районов, общественных центров (административных, научных, учеб- й ных, медицинских и др.), зеленых насаждений. В ней запрещено' I строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, | загрязняющих окружающую человека среду.
Жилую зону размещают с наветренной стороны для ветров преоб-ладающего направления, а также выше по течению рек по отноше-нию к промышленным и сельскохозяйственным предприятиям с тех-нологическими процессами, являющимися источником выделения в J окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ. Преоб- J ладающее направление ветров определяется по средней розе ветров ) летнего и зимнего периодов года (с учетом суточного хода) на основе з данных многолетних наблюдений гидрометеостанций. В районах с < противоположным направлением преобладающих ветров в летний и ! зимний периоды года жилые районы располагают слева и справа ол указанных направлений ветров по отношению к промышленным пред- ; приятиям.
Основным структурным элементом жилой территории городов и * поселков считается микрорайон. В пределах микрорайона кроме жи- * лых зданий размещаются учреждения и предприятия первичного обслуживания. Территорию микрорайонов должны пересекать магистральные и жилые улицы.
На жилой территории городов формируются жилые районы, со- ; стоящие из микрорайонов, объединяемых общественным центром с учреждениями и предприятиями обслуживания районного значения t Формирование жилых районов осуществляется с учетом членения 1 жилой территории на планировочные районы естественными и ис- у кусственными рубежами (реками, каналами, водоемами, зелеными । насаждениями, железными дорогами и др.) В зависимости от местных условий и величины населенных пунктов в пределах планировоч-ных районов могут размешаться несколько жилых районов, границами которых помимо перечисленных естественных и искусственных рубежей служат также магистральные улицы городского значения.
На территории общественных центров городов и других населен-ных пунктов размещают общественные здания и сооружения районного и городского значения, зеленые насаждения общего пользова-  ния, а также автостоянки. В пределах общественных центров предус- , матривают пешеходные улицы, связанные с остановочными общественного транспорта.
Концентрация населения в крупных городах сопровождается повышением плотности застройки и этажности зданий, сокращением
. I
пунктами
523 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование территорий для учреждений обслуживания и площади под зелеными насаждениями, нарушением правильного функционального зонирования селитебной территории, повышением уровня шума на придомовых участках, в жилых помещениях, внутри микрорайонов и кварталов.
Проживание в жилых зданиях в 16 этажей и более связано со значительными неудобствами, особенно для больных людей преклонного возраста (боязнь высоты, неприятные ощущения при пользовании скоростными лифтами). Дальнейшее повышение этажности (до 16— 20 и более) может быть эффективно лишь в том случае, если необходимые большие разрывы между зданиями будут интенсивно использоваться для организации отдыха, размещения спортивных площадок, некоторых объектов обслуживания. 16—20-этажная застройка имеет и некоторые преимущества по сравнению с 5—9-этажной: в расчете на одного жителя площадь застройки уменьшается на 30— 60%, площадь проездов — на 25—50%, а размер территории микрорайона — на 10—22%.
Коммунально-складская зона предназначена для размещения торговых складов, складов для хранения овощей и фруктов, предприятий по обслуживанию транспорта (депо, автопарки), предприятий бытового обслуживания (фабрики-прачечные и фабрики химической чистки) и т.д. Коммунально-складскую зону размещают вне жилой территории, зачастую на территории санитарно-защитных зон промышленных предприятий.
Зона внешнего транспорта служит для размещения транспортных коммуникаций пассажирских и грузовых железнодорожных станций, портов, пристаней и др.
В наиболее крупных городах, расположённых на главных железнодорожных магистралях, как правило, предусматриваются обходные железнодорожные линии для пропуска транзитных грузовых поездов без захода в город. Новые сортировочные станции размещают за пределами городов, а новые технические станции и парки резервного подвижного состава, контейнерные площадки — за пределами селитебной территории.
Жилую застройку городов и других населенных пунктов рекомендуется отделять от железнодорожных линий санитарно-защитной зоной шириной 100 м, считая от оси крайнего железнодорожного пути. При размещении железнодорожной линии в выемке санитарно-за-Шитная зона может быть уменьшена; 50% ширины санитарно-защитной зоны должно быть озеленено.
Новые морские и речные порты рекомендуется размещать за пределами жилых территорий на расстоянии не менее 100 м от границы ^Илой застройки. Речные порты и судоремонтные предприятия реч-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 524 ного транспорта по правилам необходимо размещать вне юны санитарной охраны основных водозаборных сооружений, ниже жилой застройки по течению реки.
Скоростные дороги и дороги грузового движения размещают на территориях санитарно-защитных зон, на неудобных для жилой застройки землях, а на селитебных территориях — при обеспечении полной изоляпии скоростного движения транспорта от пешеходов и местного движения. Расстояние от края проезжей части скоростных дорог и дорог грузового движения до красной линии жилой застройки рекомендуется не менее 50 м.
В крупных городах отдается предпочтение развитию городского электрического гранспорта, а по направлениям основных связей между удаленными районами — скоростным видам транспорта (скоростному трамваю или экспресс-автобусу). Рекомендуется следующая ширина улиц в • пределах красных линий (границы между магистралью и территорией-жилой застройки): магистральных улиц общегородского значения непрерывного движения — 75 м, регулируемого движения — 60 м, магистральных улиц районного значения — 35 м, жилых улиц при многоэтажной застройке — 25 м, при одноэтажной застройке — 15 м.
Зона отдыха включает городские и районные парки, лесопарки, спортивные комплексы, пляжи, дачные поселки, курорты, места туризма.
По функциональному назначению выделяют три основных типа лесопарков: прогулочные, спортивные и полифункциональные. Наиболее распространенный тип лесопарков — прогулочный, формирующийся вблизи жилого района и выполняющий рекреационно-оздоровительную функцию. Степень его благоустройства зависит от уровня посещаемости и рекреационной нагрузки. По мере роста города он часто трансформируется в городской парк. Спортивные лесопарки размещают в системе рекреационных территорий пригородной зоны и используют для занятий горнолыжным, санным, конным, водным и другими видами спорта. Полифункциональные лесопарки выполняют одновременно несколько функций: прогулочную (отдых, спорт и туризм), природопознавательную и природоохранную.
Луговые и гидроморфные ландшафты зеленых зон городов в последние годы превращают в новый тип рекреационных объектов — лугопарки и гидропарки, которые привлекают горожан благодаря хорошей инсоляции и проветриваемое™ территорий.
Значительным резервом территорий зоны отдыха являются участ- , ки, нарушенные в результате производственной деятельности человека. Освоение этих неудобных земель дает значительный градостроительный и гигиенический эффект. Примером преобразования неудобных и непригодных для застройки земель в зону отдыха является
Нижний Новгород. Для территории этого города были типичны овраги протяженностью более 20 км, которые служили местом свалок, ускоряли развитие эрозии городской территории, отрицательно влияли на состояние окружающей среды города, обусловливали дробность и мозаичность планировочной структуры, чересполосицу промышленных, жилых и складских территорий. Превращение этой части города в озелененные зоны отдыха значительно улучшило условия внешней городской среды, а также повысило эффективность использования городской территории.
В условиях острого дефицита жилых земель градостроители идут по пути максимальной интенсификации застройки: повышается этажность застройки, создаются принципиально новые структуры жилых домов и общественных зданий. Однако возможности повышения плотности застройки не безграничны. Кроме того, при расширении городов новые территории застройки, как правило, отдалены от сложившихся центров города и от мест приложения труда, их освоение связано с дополнительными затратами на строительство дорог, коммуникаций, а также на приобретение транспортных средств. Решению этих проблем может способствовать широкое использование подземного пространства для объектов городского строительства.
В планировке и застройке, го родов России подземное пространство используется в основном для прокладки инженерных коммуникаций. Размещение других объектов в подземном пространстве по заранее намеченному градостроительному плану весьма ограничено и носит эпизодический характер. В наиболее крупных городах построен или строится метрополитен с подземными тоннелями и станциями; в последние годы создаются подземные транспортные и пешеходные тоннели на пересечениях магистралей с интенсивным движением транспорта. Однако уже наметилась тенденция более широкого использования подземного пространства. В подземном пространстве могут быть размещены АТС и различные наземные автоматические устройства, приемные пункты службы быта, предприятия связи, торговые учреждения, гаражи для личных автомобилей.
Широкое использование подземного пространства в градострои- • тельстве будет способствовать улучшению социальной организации и условий жизни населения, а также созданию комплексных, рационально спланированных, удобных и экономичных городов.
§ 5.	Ландшафт города
Ландшафты современного города относятся к ландшафтам преобразованным, где элементы, привнесенные в результате деятельности
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 533 общества, преобладают нал. естественным I ородской ландшафт ино] да называют урбанизированным, подчеркивая этим крайние формы его преобразования и черты искусственности.
По степени урбанизированное™ ландшафты города группируют следующим образом:
—	типично городские ландшафты (обычно это центральные районы крупных городов);
—	городские ландшафты с включением элементов природы;
—	природные ландшафты с включением искусственно созданных элементов;
—	природные ландшафты.
В зависимости от экологической и функциональной структуры города выделяют восемь видов ландшафтов:
— определяют основные черты липа города; состоят из жилой застройки, промышленных территорий, транспортных коммуникаций, зеленых массивов, значительная часть которых приобрела облик садово-парковых ландшафтов;
2)	индустриальные — промышленные образования с выраженным силуэтом, занимающие значительные территории;
3)	коммуникационные ленточные — антропогенные образования, представленные не только лентой железной или автодороги, но и прилегающими к ним придорожными полосами; в последнее время к этому типу ландшафтов предъявляют требования рекреационного характера: усиление живописности, сокрытие портящих пейзаж строений;
4)	девастированные —• появляются как результат горнодобывающей и Другой хозяйственной деятельности, ведущей к снятию растительного покрова, почвы и образованию карьеров с оголенной горной породой; они подлежат плановой рекультивации с дальнейшим использованием земель для лесного и сельского хозяйства или создания рекреационных объектов;
5)	агрокультурные — ландшафты сельских поселений (пригородные деревни, села, хутора), производственных зон совхозов и колхозов, пашен, лугов, садов;
6)	лесохозяйственные — природные лесохозяйственные угодья, чаще приобретающие облик рекреационных;
7)	гидроморфные — водные пространства, имеющие разное функциональное назначение;
3)рекреационные — новый тип ландшафтов для отдыха городского населения.
Все перечисленные ландшафты взаимосвязываются посредством комплексного ландшафтного планирования, которое предполагает тесное сотрудничество всех отраслей хозяйства, принимающих участие в землепользовании и организации территории.'
формирование ландшафта города как жизненной среды человека имеет два аспекта: создание благоприятных санитарно-гигиенических условий и пространственная организация различных видов деятельности (труда, быта, отдыха и т.д.).
В решении таких градостроительных вопросов, как разработка архитектурно-планировочной структуры города с максимальным учетом и выявлением природных факторов; создание развитой водно-зеленой системы, регулирующей санитарно-гигиенический режим и обеспечивающей население местами отдыха; индивидуализация образа современного города; большую роль играет ландшафтная архитектура
Ландшафтная архитектура предполагает осуществление строительства в городах с учетом пейзажных особенностей местности, проектирование на территории застройки садов, парков, рекреационных зон.
Она стремится к достижению трех основных целей: реализации задач по функционально-пространственной организации среды жизни человека, преобразованию пейзажей при сохранении их природных (экологических) особенностей, решению эстетических проблем.
При проектировании городов необходимо увязывать в единое целое все компоненты окружающей среды — рельеф местности, водные поверхности, растительность и т.д. Особое внимание следует уделять оценке водных ресурсов. Достоинством природно-градостроительной ситуации является наличие естественных или искусственных водоемов и потенциальных возможностей для обводнения территории города (реки, озера, водохранилища, старицы, овраги). Очень важно обеспечить сохранение прилегающих к ним участков для создания садов, парков, зон отдыха.
При наличии в городе водоема центр города обычно смещается в его сторону. Примерами могут служить Волгоград, который выходит своими парадными набережными к Волге, и Сочи, одна из планировочных осей которого протянулась по берегу Черного моря более чем на 20 км.
Города возводятся на местности, имеющей не только благоприятные природно-климатические условия. Они могут размещаться на территории с бедной природой, лишенной водоемов и насаждений, либо в условиях, неблагоприятных для произрастания растений, либо на местности с деформированным естественным ландшафтом, нуждающимся в целенаправленных изменениях. В зависимости от этих условий применяются различные подходы к использованию и способам освоения участков при решении вопросов создания водных пространств и организации зеленых зон отдыха на прибрежных полосах: охранение и минимальное видоизменение существующих природных условий с ценными ландшафтными качествами; улучшение, реконструкция не вполне подходящих естественных условий; коренное
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 528 преобразование территорий с непригодными природными условиями. Ликвидация нарушений рельефа, озеленение, создание больших и малых водоемов, проведение мелиоративных мероприятий, инженерной подготовки территории необходимо в первую очередь на въездах в города, вблизи основных транспортных коммуникаций, в зонах отдыха и на участках, примыкающих к селитебным территориям.
Наряду с мероприятиями по охране важнейших компонентов окружающей среды во всех функциональных зонах города следует предусматривать проведение комплекса инженерных, биологических и планировочных мероприятий, обеспечивающих высокую эстетическую ценность тех или иных ландшафтов. Особое внимание при этом должно уделяться следующим мероприятиям:
—	ликвидации «ничейных» заброшенных территорий с деградированным ландшафтом посредством их культивирования, озеленения и обводнения;
—	правильному выбору площадок для размещения малоценной, невыразительной в эстетическом отношении застройки;
—	приведению в порядок полос отчуждения, территорий, примыкающих к магистралям (с учетом их высокой геохимической токсичности), складских, коммунально-бытовых и других территорий;
—	предотвращению строительства безликих, не соответствующих природному окружению объектов, линий электропередач и других открытых инженерных коммуникаций в наиболее живописных местностях;
—	обоснованному с точки зрения учета особенностей местности размещению крупных инженерных сооружений, промышленных площадок и населенных мест;
—	созданию надлежащих условий панорамного обозрения местности при передвижении, главным образом посредством правильной трассировки автомобильных дорог;
—	приведению в единую взаимосвязанную систему всех природных мероприятий в пределах того или иного ландшафта;
—	постоянному поддержанию ландшафта в оптимальном состоянии, улучшению его биологических, эстетических и функциональных свойств.
§ 6. Проблема шума в городах
К числу наиболее сильных факторов, способных оказывать отрицательное воздействие на человека, относится шум. Шум является одной из форм вредного воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом ‘возникает в результате недопустимого
529 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование превышения уровня звуковых колебаний сверх природного фона. С экологической точки зрения в естественных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физио-joi ическим последствиям для человека.
В основе возникновения, шума лежат механические колебания упругих тел. В слое воздуха, непосредственно примыкающем к поверхности колеблющегося тела, возникают сгущения (сжатия) и разрежения, которые чередуются во времени и распространяются в стороны в виде упругой продольной волны. Эта волна достигает уха человека и вызывает вблизи него периодические колебания давления, которые воздействуют на слуховой анализатор.
Ухо человека способно воспринимать звуковые колебания с частотой в диапазоне от 16 до 20000 Гп. Все шумы принято делить на низкочастотные (ниже 350 Гц), среднечасГотные (350—800 Гц) и высокочастотные (выше 800 Гц). При малой частоте колебаний звук воспринимается как низкий, при большей частоте — как высокий. Высокие звуки оказывают более неблагоприятное воздействие на слух и на весь организм человека, чем низкие, поэтому и шум, в спектре которого преобладают высокие частоты, более вреден, чем шум с низкочастотным спектром.
Громкость звука, или уровень шума, зависит от уровня звукового давления. Единицей измерения уровня звукового давления является децибел (дБ) — десятая часть десятичного логарифма отношения интенсивности звуковой энергии к ее пороговому значению. Выбор логарифмической шкалы вызван тем, что человеческое ухо обладает чрезвычайно большим диапазоном чувствительности к изменению интенсивности звуковой энергии (в 1010 раз), что соответствует изменению уровня шума всего от 20 до 120 дБ по логарифмической шкале. Максимальный диапазон слышимых звуков для человека составляет от 0 до 170 дБ (рис. 21.2).
Постоянный или прерывистый шум оценивается по уровню среднеквадратичных звуковых давлений в областях спектра, соответствующих частотам 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Ориентировочная оценка шума может быть проведена и по уровням звука, измеряемым по шкале А шумомера (дБ А).
Непостоянный шум оценивается в эквивалентных уровнях звука, под которым понимается среднестатический уровень звука непостоянного шума, оказывающий на человека такое же воздействие, как и постоянный шум того же уровня.
Естественные природные звуки на экологическом благополучии человека не отражаются: шелест листвы и мерный шум морского прибоя соответствуют примерно 20 дБ. Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума с высокими (более 60 дБ) уровнями
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 530 шума, которые вызывают многочисленные жалобы. Уровни шума ме-, нее 80 дБ не вызывают опасности для слуха, при 85 дБ начинается некоторое ухудшение слуха, а при 90 дБ — серьезное нарушение слуха; при 95 дБ вероятность потери слуха составляет 50%, а при 105 дБ потеря слуха отмечается практически у всех лиц, подвергшихся шумовому воздействию. Уровень шума 110—120 дБ считается болевым порогом, а свыше 130 дБ — является разрушительным пределом для органа слуха.
Орган слуха человека может приспосабливаться к некоторым постоянным или повторяющимся шумам (слуховая адаптация). Но эта приспособляемость не может защитить от потери слуха, а лишь временно отодвигает сроки ее наступления. В условиях городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализа тора. Это вызывает увеличение порога слышимости на 10—25 дБ. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при уровне шума более 70 дБ.
Шум как экологический фактор приводит к повышению утомляемости, снижению умственной активности, неврозам, росту сердечно-сосудистых заболеваний, шумовым стрессам, ухудшению зрения и т.д. Постоянный шум способен вызвать перенапряжение центральной нервной системы, из-за чего жители шумных районов города в среднем на 20% чаще страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями и на 18—23% — атеросклерозом и нарушениями нервной системы. Особенно отрицательно шум воздействует на функциональное состояние сердечной системы у детей.
Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека. По данным австралийских исследователей, шум на 30% является причиной старения горожан, сокращая продолжительность жизни на 8—12 лет, толкает людей к насилию, суициду, убийству.
В настоящее время шумовые раздражения относятся к важным причинам расстройства сна, при этом такие нарушения влияют на эффек-. тйвность отдыха и могут приводить к состоянию хронической усталости, сонливости со всеми вытекающими отсюда последствиями для работоспособности и восприимчивости к болезням. В ночное время шум способен кумулятивно накапливаться. Ночной шум в 55 дБ вызывает такие же физиологические эффекты, как дневной шум в 65 дБ; шум в 65—67 дБ, повторяющийся более 5 раз за ночь, причиняет значительный вред здоровью человека. Пороговое значение уровня шума, способного вызвать нарушение сна, составляет в зависимости от разных причин в среднем 40—70 дБ: у детей оно достигает 50 дБ, у взрослых — 30 дБ, а у людей пожилого возраста — значительно ниже. Большее беспокойство шум вызывает у Людей, занятых умственным трудом, по сравнению с работающими физически.
В зависимости от происхождения различают шум бытовой, производственный, промышленный, транспортный, авиационный, шум ,j
ggjgjggl недопустимый
допустимый
предельно допустимый
----инфразвук —-у слышимый звук—у-------------- ультразвук---------у------ гиперзвук - •О”	1	10	10* Ю’ Ю* 10* Ю* JO’ 10* Ю* 10’° >0"	10”- 19”
число копеба»в4й в секунду, Гц
Рис. 21.2. Шум от различных источников (дБ)
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 532 уличного движения и пр. Бытовой шум во шикает в жилых помещениях от работы теле- и радиоаппаратуры, бытовых приборов и поведения людей. Производственный шум создается в производственных помещениях работающими механизмами и машинами. Источником промышленного шума служат промышленные предприятия, среди которых выделяются энергетические установки, компрессорные станции, металлургические заводы, строительные предприятия, создающие высокий уровень шума (более 90—100 дБ). Несколько меньший шум возникает при работе машиностроительных 'заводов (80 дБ), типографий, швейных фабрик, деревообрабатывающих комбинатов (72—76 дБ).
Транспортный щум создается моторами, колесами, тормозами и аэродинамическими особенностями транспортных средств. Уровень шума, создаваемый работой автомобильного транспорта (автобусы, легковые и грузовые автомобили) составляет 75—85 дБ. Железнодорожный транспорт способен повышать уровень шума до 90—100 дБ. Наиболее сильный шум — авиационный — создается работой двигателя и аэродинамическими характеристиками самолета — до 100—105 дБ над трассой воздушного транспорта. В зонах аэропортов статистически достоверно увеличивается число мертворождений и врожденных аномалий. Авиационный шум ведет также к увеличению числа психических расстройств. Максимальный допустимый уровень этого шума у поверхности земли определяется в 50 дБ.
Шум уличного движения представляет собой совокупность транспортного шума и всех звуков улицы (свистков регулировщиков дорожного движения, шуршания шагов пешеходов и т.д.).
Транспортный шум, возникающий за счет движения автотранспорта, составляет до 80% всего городского шума. В последние десятилетия уровень шума в крупных городах увеличился на 10—15 дБ. Транспортные потоки на районных магистралях вблизи крупных городов в часы пик достигают 2000 машин в час, на городских магистралях — до 6000 машин в час. Возрастание шума в больших городах связано с увеличением мощности и грузоподъемности транспорта, увеличением скорости двигателя, с внедрением новых двигателей и т.п. Самым шумным городом в мире считается Рио-де-Жанейро, уровень шума в одном из его районов (Капакабана) значительно превышает 80 дБ. Уровень шума в Каире — крупнейшем городе Африки и Ближнего Востока — составляет 90 дБ, а на главных улицах города доходит до 100 дБ. На автомобильных дорогах Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных городов России уровень шума от транспорта в дневное время достигает 90—100 дБ и даже ночью в некоторых районах не опускается ниже 70 дБ. В целом в России около 35 млн человек, что составляет 30% городского населения, подвержены существенному воздействию транспортного шума.
Для защиты населения от вредного влияния городского шума необходимо регламентировать его интенсивность, спектральный состав, время действия и другие параметры. Разрабатываются нормы допустимых уровней внешнего шума от различных источников.
При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливается такой уровень шума, действие которого в течение длительного времени не вызывает изменений комплекса физиологических показателей, отражающих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма.
Нормативные уровни звукового давления и уровни звука для помещений жилых и общественных зданий, территорий микрорайонов, мест отдыха устанавливаются в соответствии с санитарными нормами допустимого шума (табл. 21.2).
Таблица 2Т2
Допустимые уровни шума на территориях различного хозяйственного назначения
Наименование территории	Эквивалентный уровень шума. дБ А	
	Днем с 7 до 23 часов	Ночью с 23 до 7 часов
Селитебная зона населенных мест	55	45 :
Реконструируемая жилая застройка	60	50
Территории жилой застройки вблизи аэропортов и аэродромов	65	55
Зоны массового отдыха и туризма	:	50	30—35
Санитарно-курортная зона		40—45	30—35
Территории заповедников и заказников	до 25	до 20
Допустимый шум уличного движения у стен домов не должен превышать днем 50 дБ и ночью 40 дБ, а общий уровень шума в жилых помещениях — 40 дБ днем и 30 дБ ночью.
В качестве допустимых параметров авиационного шума на местности в условиях жилой застройки могут быть приняты максимальные уровни звука 75 дБ ночью и 85 дБ днем и эквивалентные уровни звука 55 дБ ночью и 65 дБ днем.
Представление о размещении источников шума и распространении щума в городе дает шумовая карта. По этой карте можно судить о состоянии шумового режима улиц, микрорайонов, всей городской территории. Карта шума города дает возможность регулировать уровень шума на жилой территории города, а также служит основой для разработки комплексных градостроительных мер по защите жилой встройки от шума.
При составлении карты шума города учитывают условия движения транспорта на магистральных улицах, интенсивность и скорость Движения, количество единиц грузового и общественного транспорта
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 534 в потоке, места размещения промьшыенныл объектов, трансформаторных подстанций, внешнего транспорта, плотность жилищного фонда и г.д. Карта должна содержать сведения о типах возводимых зданий, о размещении лечебно-профилактических учреждений, научно-исследовательских институтов, парков. На карту города наносятся существующие источники шума с их уровнями, полученными путем натурных измерений.
На рис. 21.3 представлен фрагмент шумовой карты одного из районов Караганды (по В.А. Токареву, 1972).
Рис. 21.3. Фрагмент шумовой карты города: 1—6 улицы города; уровни шума: I — 80 дБ А; II — 76 дБ A; III — 65 дБ А; IV — 79 дБ А;
V —78 дБ А; VI —70 дБ А
На представленный район в основном оказывают влияние транспортные магистрали (улицы 1—2, 4—6) с высокой интенсивностью движения, особенно грузового транспорта. Территория, окруженная этими улицами, в течение всего дня подвергается воздействию шума большой интенсивности (78—80 дБ А). Даже на расстоянии 100 м от проезжей части интенсивность шума достигает 65 дБ А.
Анализ шумовой карты показывает, что постоянный рост автомобильного парка при наличии большого количества узких улиц и тротуаров, отсутствие необходимого благоустройства и изоляции микрорайонов и кварталов от проникающего транспортного шума создали предпосылки для повышенного шумового фона города. Для обеспечения акустического комфорта населения ширина магистрали при таком интенсивном движении транспорта должна быть не менее 100—120 м.
Наиболее частыми причинами повышенного уровня шума являются:
—	недостаточный территориальный разрыв для обеспечения шу-мозащиты населенных пунктов, территорий массового отдыха, курортов, лечебных пентров;
—	нарушение нормативных документов или отсутствие учета санитарных норм при застройке и проектировании магистральных автодорожных и железнодорожных трасс, мест размещения аэропортов;
—	возрастание уровня шума из года в год по причине отсутствия новых бесшумных видов транспорта, увеличения мощности реактивных двигателей самолетов;
—	высокая стоимость шумозащитных сооружений, отсутствие разработок технико-экономического характера в этой области.
Эти причины в основном и определяют перспективный комплекс мероприятий по защите от шума.
Наибольшее значение имеет метод снижения шума на пути его распространения, включающий различные мероприятия: организацию необходимых территориальных разрывов между источниками внешних шумов и зонами различного хозяйственного назначения с нормируемым шумовым режимом, рациональную планировку и застройку территории, использование рельефа местности в качестве естественных природных экранов, шумозащитное озеленение.
Специальные территориальные разрывы дают возможность значительно снизить уровень шума на селитебных территориях. Санитарные нормы и правила предусматривают создание санитарно-защитных зон между производственными объектами, транспортными магистралями, аэродромами, морскими и речными портами и жилой застройкой. В пределах санитарно-защитных зон допускается размещение экранирующих зданий нежилого назначения, в которых допускается уровень шума 55—60 дБ А. Шумозащитные свойства домов-экранов достаточно высоки. Особенно эффективны протяженные здания типа торговых рядов. Они снижают транспортный шум на 20—30 дБ А и надежно защищают внутриквартальную территорию. В зданиях — экранах можно располагать гаражи, мастерские, приемные пункты предприятий бытового обслуживания, столовые, кафе, рестораны, ателье, парикмахерские и т.д. Не следует только размещать в этой зоне аптеки, библиотеки и другие учреждения, в которых уровень шума не должен превышать 40 дБ А.
Оптимальная планировка и застройка территории, способствующая снижению уровня шума, предусматривает рациональную трассировку транзитных магистралей, прокладку их за пределами населенных мест и мест отдыха; устройство кольцевых и полукольцевых автомобильных дорог и обходных железнодорожных линий, в пригородных
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 536 зонах городов с населением более 250 тыс. человек; локализацию интенсивных источников шума на рассматриваемой территории и отделение жилых зон, зон массового отдыха, туризма от промышленнозаводских зон и транспортных источников; вынос наиболее мощных источников шума за пределы рассматриваемой территории или, наоборот, вынос жилья из зоны повышенного шума.
Автомагистрали I и II категорий и железнодорожные линии, создающие соответственно эквивалентный уровень шума 85—87 и 80—83 дБ Д, не должны пересекать территории пригородной зоны, где размещаются лесопарки, лома отдыха, пансионаты, детские лагеря и лечебные учреждения и санатории, вузы и научно-исследовательские институты. Дома отдыха необходимо размещать на расстоянии нс менее 500 м от автодорог и промышленных предприятий и в 1 км от железной дороги.
Промышленные предприятия, районы или производственные зоны, являющиеся источниками шума повышенных уровней (70—80 дБ А), должны быть отделены от жилой застройки защитными зонами и размещены с учетом господствующего направления ветра. При этом учитываются и другие факторы, отрицательно влияющие на окружающую среду.
Промышленные предприятия, эквивалентные уровни шума которых составляют менее 60 дБ А, могут быть размещены в производственно-жилых районах, если они не являются источниками других отрицательных воздействий.
Аэропорты следует размещать за пределами города, вне зон отдыха. Расстояние от границ взлетно-посадочных полос аэродрома до границ жилой территории зависит от класса аэродрома, пересечения трассы полета с жилой территорией и может колебаться в пределах от 1 до 30 км.
Для снижения шума в градостроительной практике применяют естественные экранирующие сооружения, основанные на использовании рельефа местности — выемки, насыпи, овраги и т.д.
Исключительной способностью задерживать и поглощать шумовые воздействия обладают древесные и кустарниковые насаждения, высаженные вдоль автомагистралей. Многорядная полоса древеснокустарниковых насаждений высотой 5—6 м способна значительно снижать уровень шума; наибольший эффект дают широкие полосы — при ширине полос 25—30 м наблюдается снижение уровня звука на 10—12 дБ А. Однако в зимний период защитная функция зеленых насаждений снижается в 3—4 раза.
При разработке проектов детальной планировки и застройки автомагистралей защитный эффект может быть достигнут с помощью зонирования жилой территории. В зоне, непосредственно примыкающей к магистрали, следует располагать невысокие здания нежилого
назначения, в следующей зоне — малоэтажную жилую застройку, далее — жилую застройку повышенной этажности и в наиболее удаленной от магистрали зоне — детские учреждения, школы, поликлиники, больницы и т.п.
Значительное снижение уровня шума достигается при замкнутом • типе застройки (табл. 21.3).
В условиях массовой застройки примагистральных территорий многоэтажными протяженными зданиями для защиты населения от транспортного шума целесообразно строительство специальных типов жилых домов. Окна спален и большинства жилых комнат должны быть ориентированы в сторону дворового пространства, а окна общих комнат без спальных мест, кухонь, лестнично-лифтовых узлов, веранд и галерей — в сторону магистральных улиц. Сохранить тишину в доме поможет не только планировка квартир, но и шумозащитные звуконепроницаемые окна с тройным остеклением и высокой степенью герметизации, которую обеспечат специальные переплеты. Для устранения шума из соседних помещений эффективны массивные стены и звукоизолирующие плиты.
Таблица 21.3
Эффективность газо-шумовой застройки и элементов рельефа
Тип застройки	Снижение уровня	
	загрязнения, %	шума, дБ А
Сплошная девятиэтажная периметральная застройка	63	20—30
Периметральная девятиэтажная застройка с арками	40	12—20
Периметральная девятиэтажная застройка с разрывами	25	10—26
П-образная девятиэтажная застройка	50	18—22
Свободная девятиэтажная застройка (80—120 м от магистрали)	40	12—18
Расположение магистрали на насыпи	25	11
Расположение магистрали в выемке	68	15
I	Кроме градостроительных мероприятий-для ликвидации шумового
загрязнения используют комплекс других мероприятий — установку на оборудовании звукоизолирующих кожухов, глушителей выбросов. В некоторых странах, в частности в Германии, на многих военных и гражданских аэродромах, принимающих реактивные самолеты, созданы шумозащитные зоны, ограничена интенсивность полетов вплоть до запрета ночных полетов, введены ограничения для сверхзвуковых самолетов по времени, высоте, скорости. Для колесно-рельсового транспорта применяются технические способы снижения шума: звукопогло-Щающие колесные бленды, замена колодочных тормозов на дисковые
Часть И. Управление качеством окружающей природной среды 538 и др. На отдельных участках магистралей стал применяться шумопо-глотающий асфальт, имеющий высокую пористость из-за большего объема пустот (25% вместо 6% в обычном асфальте). Это позволило снизить уровень шума на дорогах Германии на 4—6 дБ.
§ 7. Роль зеленых насаждений в жизни города
Зеленые насаждения города входят в состав комплексной зеленой зоны — единой системы взаимосвязанных элементов ландшафта города и прилегающего района, обеспечивающей комплексное решение вопросов озеленения и обновления территории, охраны природы и рекреации и направленной на улучшение условий труда, быта и отдыха населения.
Комплексная зеленая зона города состоит из ядра (территории городской застройки) и внешней зоны. В ядре выделяют: 1) микрорайоны, кварталы; 2) зеленые насаждения, в том числе общего пользования и специального назначения; 3) улицы, дороги и площади; 4) промышленные территории. Внешняя зона включает: 1) внегородскую застройку и промышленные территории; 2) курорты и места отдыха (учреждения отдыха, лечения и туризма, спортивные комплексы, пляжи, дачные поселки); 3) дороги (железные и автомобильные); 4) зеленые массивы (пригородные леса, лесопарки, градозашитные лесные массивы, ©блесненные неудобья, полезащитные и другие полосы); 5) сады и виноградники, питомники; 6) неозеленяемые территории (сельскохозяйственные и другие земли); 7) водоемы.
По функциональному назначению зеленые насаждения подразделяют на три группы: 1) общего пользования — общегородские парки культуры и отдыха, районные парки, городские сады, сады жилых районов и микрорайонов, бульвары, лесопарки; 2) ограниченного пользования — зеленые насаждения на жилых территориях микрорайонов и жилых районов, на участках детских садов, школ, спортивных комплексов, учреждений здравоохранения, культурно-просветительных, административных и других учреждений, вузов, техникумов, ПТУ, промышленных предприятий и складов; 3) специального назначения — насаждения на городских улицах и магистралях, территории санитарно-защитных и водоохранных зон, ботанические и зоологические сады, насаждения на территориях питомников, цветочных хозяйств, кладбищ и т.п.
Главными функциями зеленых насаждений современного города являются санитарно-гигиеническая, рекреационная, структурно-планировочная и декоративно-художественная.
Зеленые растения играют огромную роль в обогащении окружающей среды кислородом и поглощении образующегося диоксида углерода. Дерево средней величины за 24 часа восстанавливает столько кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек. За один теплый солнечный день гектар леса поглотает из воздуха 220—280 кг диоксида углерода и выделяет 180—220 кг кислорода. Разные растения способны выделять различные количества кислорода : сирень за период вегетации выделяет с поверхности листвы площадью 1 м2 1,1 кг кислорода, осина — 1,0 кг, граб — 0,9 кг, ясень — 0,89 кг, дуб — 0,85 кг, сосна — 0,81 кг, клен — 0,62 кг, липа мелколистная — 0,47 кг. Различаются растения также и по эффективности газообмена: если эффективность газообмена ели принять за 100%, то у лиственницы она составит 118, сосны обыкновенной — 164, липы крупнолистной — 254, у дуба черешчатого — 450, тополя берлинского — 691%.
Оптимальная норма потребления кислорода — 400 кг/год на 1 человека, т.е. столько, сколько его продуцирует 0,1—0,3 га городских насаждений. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает, что на 1 горожанина должно приходиться 50 м2 городских зеленых насаждений и 300 м2 пригородных. 
Зеленые насаждения улучшают микроклимат городской территории, предохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены зданий, тротуары, создают «комфортные условия» для отдыха на открытом воздухе.
Основные поверхности города, состоящие из асфальта, бетона, металла, слабо отражают радиационную энергию солнца, что является причиной формирования специфического городского микроклимата. Растения, обладающие некоторой прозрачностью, часть лучистой энергии пропускают, часть поглощают, а остальное — отражают, причем отражение солнечной энергии листвой в несколько раз превышает отражение твердыми городскими поверхностями. В инфракрасной, или тепловой, области солнечного спектра растения обладают очень высокой величиной альбедо — около 90%.
Тень от деревьев и кустарников защищает человека от избытка прямого и отраженного солнечного тепла. В средних широтах температура поверхности в зоне зеленых насаждений на 12—14 °C ниже температуры стен и мостовых. В тени деревьев в жаркий день температура воздуха на 7—8 *С ниже, чем на открытом месте. Если в летний день температура воздуха на улице выше 30 °C, то в сквере микрорайона она не будет превышать 22—24 °C. Температуру воздуха способны снижать даже травянистые газоны: в жаркий день на дорожке у газона температура воздуха на высоте роста человека почти на 2,5 °C ниже, чем на асфальтированной мостовой.
Интенсивность общей солнечной радиации на открытой городской территории в солнечные дни достигает 4,1 Дж/см2 в минуту, тогда как среди зеленых насаждений — 0,5 Дж/см2. Суммарная солнечная радиация под кроной отдельных видов деревьев почти в 9 раз меньше, чем на открытом пространстве.
Гигиеническое значение зеленых насаждений состоит в том, что они значительно понижают тепловую радиацию, поэтому тепловые ощущения человека ближе к комфортным именно среди зелени. По данным гигиенистов, зона комфортности находится в пределах 17,2—21,7 °C.
Положительно влияет на теплоощущения человека не только оптимальная температура воздуха, но и его влажность — различные комбинации температуры, относительной влажности и скорости ветра создают одинаковые восприятия теплового эффекта. Повышение относительной влажности воздуха ощущается в большинстве случаев как понижение температуры повышение влажности на 15% воспринимается человеческим организмом как понижение температуры на 3,5 °C. Освежающий эффект одного растущего в благоприятных условиях дерева эквивалентен эффекту 10 комнатных кондиционеров.
Увеличение относительной влажности воздуха связано с испаряющей способностью растительного покрова. Поверхность, покрытая, растительностью, испаряет в десятки раз больше влаги, чем лишенная зелени. С 1 м2 газона испаряется до 200 г/ч воды, а 1 га леса за час испаряет в атмосферу 1—4,5 тыс. т влаги.
Изменения температуры и относительной влажности воздуха проявляются в непосредственной близости от городских зеленых насаждений, которые практически не оказывают существенного влияния на отдаленную территорию. При изолированном размещении насаждений и компактной городской застройке изменения температуры и влажности воздуха наблюдаются на расстоянии 70—100 м, а при объединении городских и загородных насаждений в единую систему в сочетании со свободной застройкой — на 200—300 м. Для повышения эффективности влияния зеленых насаждений на микроклимат прилегающих территорий рекомендуется создавать в городах зеленые полосы шириной 75—100 м через каждые 400—500 м.
Огромна роль зеленых насаждений в очистке воздуха городов. Задерживая потоки воздуха, растения поглощают содержащиеся в нем загрязняющие вещества — мелкодисперсные аэрозоли и твердые частицы, а также газообразные соединения, поглощаемые растениями или не включающимися в метаболизм растительными тканями. Процесс фильтрации воздуха можно разделить на две фазы: задерживание газов и аэрозолей и взаимодействие их с растениями.
Способность осаждать пыль объясняется строением кроны и листвы растений. Когда запыленный воздух проходит сквозь этот есте-
сгвенный лабиринт, происходит своеобразная фильтрация. Значительная часть пыли задерживается на поверхности листвы, веток и ствола. При выпадении осадков она смывается и вместе с водными потоками уносится в почву и канализационную сеть.
Хвойные насаждения -задерживают за год около 40 т/га пыли, а лиственные способны задерживать за сезон до 100 т/га пыли. У различных растений пылеулавливающие свойства неодинаковы: запыленность поверхности листьев вя за — 3,4 г/м2, сирени венгерской — 1,6; липы мелколистной — 1,3; клена остролистного — 1,0; тополя бальзамического — 0,6 г/м2.
Количество задерживающихся на листовой пластинке частиц зависит от ее фактуры. Шершавые листья вяза задерживают пыли почти в 6 раз больше, чем гладкие листья тополя бальзамического. Листья с шершавой и морщинистой поверхностью освобождаются от пыли быстрее, чем с опушенной. Клейкие листья и смолистая хвоя в начале сезона проявляют высокие пылеулавливающие свойства, которые постепенно снижаются.
Очень хорошо улавливают пыль газоны: листовая поверхность травы высотой 10 см на газоне площадью 1 м2 достигает 20 м2. Трава задерживает в 3—6 раз больше пыли, чем не покрытая зеленью земля, и в 10 раз больше, чем дерево. Даже сравнительно небольшие участки насаждений, занимающие незначительную часть квартала, снижают в летнее время запыленность городского воздуха на своей территории на 30-40%.
Зеленые насаждения обусловливают аэрацию городских территорий (рис. 21.4)
Восходящие потоки воздуха
Нисходящие потоки воздуха
Городская застройка
Зеленый пояс города
Рис. 21.4. Аэрация городских территорий
Открытые участки городской застройки днем нагреваются сильнее, чем озелененные, что приводит к возникновению восходящих потоков воздуха и к перемещению прохладного воздуха на неозеле-ненные территории. Ночью озелененные участки охлаждаются медленнее, чем оголенная лгмля и искусственные поверхности, поэтому возникает обратный процесс, способствующий проветриванию зеленых массивов. Вертикальные потоки уносят с собой частицы пыли и газообразные загрязняющие вещества, улучщая санитарно-гигиеническое состояние городских улиц.
Зеленые насаждения улучшают электрогигиенические свойства атмосферы. В лесном воздухе степень ионизации кислорода в 2—3 раза больше, чем в морском или в воздухе над лугом, и в 5—6 раз больше, чем в городском. Степень ионизации зависит от видового состава и возраста растений.
Зеленые насаждения в три раза увеличивают количество легких отрицательно заряженных ионов и способствуют уменьшению количества тяжелых ионов. Тяжелые ионы возникают в результате соединения легких ионов с тяжелыми ядрами конденсации. Повышенная конденсация тяжелых ионов ухудшает видимость, отрицательно влияет на дыхание людей, вызывает усталость, а легкие отрицательные ионы улучшают деятельность сердечно-сосудистой системы. Как показали исследования, проведенные в Париже и его окрестностях, в 1 м3 городского воздуха содержится 86 положительных и 66 отрицательных легких ионов, а также 26700 тяжелых ионов, тогда как в пригородной зоне — 345 положительных й 283 отрицательных легких ионов и 1600 тяжелых.
Такие растения, как дуб красный и черещчатый, сосна обыкновенная, ель европейская, клен белый и серебристый, ива обыкновенная и белая, береза бородавчатая, белая акация, можжевельник казацкий, рябина обыкновенная, сирень обыкновенная, тополь черный и пирамидальный, туя западная, способствуют увеличению уровня ионизации воздуха — концентрация легких Ионов под их кронами достигает 500 ионов/мл.
В наибольшей степени улучшают ионный режим атмосферного воздуха смешанные хвойно-лиственные насаждения, а также многие цветущие растения.
Многие растения выделяют фитонциды — летучие вещества, способные убивать болезнетворные бактерии или тормозить их развитие и оздоравливать окружающую среду. Фитонциды убивают туберкулезную палочку, белый и золотистый стафилококк, гемолитический стрептококк, холерный вибрион и др. Активными источниками фитонцидов являются белая акация, туя западная, конский каштан, сосна обыкновенная, различные виды дубов. Один гектар можжевеловых насаждений за сутки выделяет 30 кг фитонцидов — этого количества достаточно для уничтожения всех микробов в большом городе.
Степень фитонцидное™ зависит в значительной степени от вегетационного состояния растений. Наибольшая противобактериальная активность отмечается в период почкования и пветения. В основном растения проявляют фитонцидные свойства летом» и лишь немногие — зимой. Фитонцидная активность зависит также от метеорологических факторов — уменьшается в пасмурную и дождливую погоду и увеличивается в теплую солнечную.
Зеленые насаждения снижают уровень городского шума, ослабляя звуковые колебания в момент прохождения их сквозь ветви, листву и хвою. Звук, попадая в крону, переходит как бы в другую среду, которая обладает значительно большим, чем воздух, акустическим сопротавлени-ем, отражает и рассеивает до 74% и поглощает до 26% звуковой энергии. Летом насаждения снижают шум на 7—8 дБ, зимой — на 3—4 дБ.
Снижение шума зависит от плотности кроны, густоты листвы, расположения насаждений по отношению к источнику шума и пропорционально ширине озелененной полосы. Растительные экраны вдоль автомагистралей, состоящие из древесной растительности, уменьшают уровень шума от городского транспорта на 4,5—5,5 дБ, кустарниковые — на 10 дБ. Ряд насаждений высотой в несколько метров может снизить звук на 10 дБ на 1 м ширина полосы, особенно если деревья имеют густую и жесткую листву. Полоса насаждений шириной 200—250 м поглощает такое количество шума автомагистрали, что он не воспринимается как помеха, снижается до 35—45 дБ или соответствует количеству звука, который рассеивается на необлесен-ной территории на расстоянии 2 км от шоссе. Зеленая полоса шириной 100 м уменьшает шум не менее чем на 8 дБ. Хорошо развитые древесные и кустарниковые насаждения шириной около 40 м способны снизить уровень шума на 17—23 дБ, 30-метровая полоса с редкой посадкой деревьев — на 8—11 дБ, а небольшие скверы и редко посаженные внутриквартальные насаждения — на 4—7 дБ.
Даже узкие и однорядные посадки значительно снижают уровень шума, создаваемый транспортом. Наибольшей шумозащитной способностью отличаются клен, тополь, липа, вяз. Лучшие экранирующие свойства имеют смешанные насаждения, состоящие из деревьев и кустарников, особенно с хорошей горизонтальной и вертикальной сомкнутостью. Так, растительный экран из сосны черной и кустарника — кизильника обыкновенного, имеющий высоту 4,5 м и ширину 6 м, снижает уровень шума на 16—15 дБ.
Шумозащитная эффективность растительных экранов зависит от размещения насаждений. Наиболее целесообразно размещать шумозащитные насаждения параллельно; при этом звуки на краях насаждений многократно отражаются и диффузно рассеиваются, что снижает силу шума.
Способностью поглощать шум обладают также газоны и вертикальное озеленение. Травяной покров способен снизить шум на 6 дБ Зеленая масса лиан, покрывающая стены, увеличивает их звукопоглощающую способность в 6—8 раз, а также способствует рассеиванию звуковой энергии.
Зеленые насаждения могут выполнять функцию ветрозагражде-ния. Полоса деревьев высотой 10 м, расположенных в 5 рядов, способна ослабить скорость ветра вдвое, причем на расстоянии 60 м. В жилых районах, находящихся под влиянием ветрозащитных свойств леса,- отмечено снижение на 20—30% расходов на отопление.
Зеленые насаждения оказывают эмоционально-психическое воздействие на человека. Природный ландшафт — естественный или искусственный — активно способствует восстановлению сил, возобновлению подвижного равновесия между организмом и окружающей средой, нарушаемого вследствие болезни, утомления и недостаточного пребывания на свежем воздухе. Природа снимает напряжение, успокаивает. Согласно цветовой теории, успокаивающее действие природы состоит в формировании в ней двух цветов — зеленого и синего Важное значение имеет также своеобразное мягкое лесное освещение, богатсгво красок, аромат цветов, шелест листьев, пение птиц.
Высокие декоративные качества растительности позволяют использовать ее для формирования архитектурного облика озелененных территорий. Умелое сочетание насаждений с природными компонентами ландшафтов — климатом, рельефом, водой и его искусственными элементами — зданиями и другими инженерными сооружениями, повышает художественную выразительность городской застройки. Зеленые насаждения — тот материал, с помощью которого создают целостный архитектурно-ландшафтный комплекс, единый городской ансамбль, формируют индивидуальный облик жилого района, что особенно важно в условиях массового индустриального строительства. Городское озеленение дает возможность создать объемно-пространственную композицию города.
Считается, что пирамидальные, сферические и устремленные вверх кроны растений возбуждают человека, а овальные и плакучие успокаивают. Поэтому одним из основных требований при построении пространственных композиций является умелое использование подобных силуэтов крон. Необходимо принимать во внимание, что грубая фактура деревьев в-группах и массивах, состоящих из граба, бука, дуба или клена, действует на человека угнетающе, тогда как тонкая или средняя фактура (береза, лиственница) — успокаивающе.
Эстетическую ценность урбанизированных ландшафтов повышают природные и искусственные акватории. Гармоничное сочетание водного зеркала с прибрежной зеленью делает эти уголки прироДЯ привлекательными для всех горожан.
Вопросы для самоконтроля
/. Что. такое урбанизация? Мегалополис?
2. Перечислите особенности городского климата. В чем их причина?
2. Какие вещества являются основными загрязнителями воздушного бассейна города?
4.	Перечислите функциональные зоны городской территории. Чем вызвана необходимость зонирования?
S.	Каковы требования к размещению селитебной зоны?
6.	Перечистите основные виды ландшафтов города.
7.	Последствия чрезмерного городского шума.
8.	Какие уровни шума считаются допустимыми?
9.	Что такое шумовая карта города ?
10.	Перечислите причины повышенного уровня шума. Как можно сни-зить уровень городского шума?
11.	Какова роль зеленых насаждений в жизни города?
Экология. Уч. пос. для стул. ВУЭ^
Глава 22. Агроэкология и мелиорация сельскохозяйственных земель
§ 1. Общее представление о сельскохозяйственной экологии
Сельскохозяйственная экология, или агроэкология — раздел прикладной экологии, изучающий взаимоотношения культивируемых человеком организмов, их популяций и сообществ с окружающей средой.
Основным объектом изучения сельскохозяйственной экологии яв-,ляется агроэкосистема. Агроэкосистема — это искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человеком экосистема сельскохозяйственных ландшафтов (полей, искусственных пастбищ, огородов, садов, виноградников, лесных насаждений и т.п.). Агроэкосистемы занимают примерно 10% всей поверхности суши (около 1,5 млрд га), но при этом поставляют человечеству более 90% всей пищевой энергии.
Основой агросистемы является искусственный фитоценоз, состоящий из сельскохозяйственных растений, который обычно дополняется сообществом животных — насекомых, птиц, млекопитающих, земноводных. Агроэкосистема находится в непосредственной связи с естественными условиями среды — почвой, почвенной и атмосферной влагой, почвенными микроорганизмами.
Агроэкосистемы имеют некоторые черты, роднящие их с природными экосистемами. Это сходство обусловлено тем, что развитие и рост культурных растений в период вегетации происходит под действием солнечной энергии, как и в природных экосистемах. Однако для функционирования агроэкосистем кроме энергии солнечного света необходимы дополнительные виды энергии, связанные с проведением сева и уборки урожая, обработкой почвы, применением минеральных удобрений и пестицидов.
Агроэкосистемы создаются человеком для получения высоких урожаев, и поэтому их продуктивность выше биологической продуктивности природных биогеоценозов, хотя в значительной степени зависит от экономических и технических возможностей человека. Кроме того, при создании агроэкосистемы человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается прежде всего в ее уп-рощении. Зачастую человек создает сильно упрощенную монокуДЬ’’ турную систему с господством популяций одного вида растений
547 Раздел HI. Охрана природы и рациональное природопользование рвотных. Примерами таких монокультурных систем является посадка хлопчатника, риса, чайного куста, винограда.
В природных экосистемах первичная растительная продукция используется животными и участвует в круговороте веществ, тогда как в агроэкосистемах урожай собирают для удовлетворения потребностей человека и на откорм скоту. Таким образом, в агроэкосистеме происходит удаление чистой растительной продукции, которая не поступает в цепи питания биоценоза, а следовательно, наблюдается-разрыв круговорота веществ в данном биогеоценозе.
Поскольку культивируемые человеком виды растений и животных созданы за счет искусственного отбора, направленного в основном на увеличение продуктивности, то такие виды неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами. Агроэкосистемы крайне неустойчивы и неспособны к саморегуляции, поэтому они не могут существовать без поддержки человека.
В искусственных системах может происходить чрезмерное увеличение численности некоторых видов, названное Ч. Элтоном «экологическим взрывом». Примерами «экологических взрывов» являются массовое развитие грибка фитофторы и колорадского жука, уничтожающих посадки картофеля. Для предотвращения подобных явлений необходима искусственная регуляция численности вредителей с быстрым подавлением тех, которые только пытаются выйти из-под контроля. Поэтому в сельскохозяйственной практике человек вынужден применять такие средства для подавления численности вредителей и в таком количестве, что они оказывают гораздо более сильное воздействие, чем природные регуляторы. К этим сильнодействующим средствам относятся ядохимикаты — пестициды, предназначенные для уничтожения организмов, препятствующих получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
С экологических позиций упрощение природной среды весьма опасно. Поэтому человеку не следует превращать весь природный ландшафт в сельскохозяйственный, необходимо сохранять его видовое многообразие, оставляя нетронутыми заповедные участки, которые могут являться природными резерваторами видов для восстановления нарушенных связей в биогеоценозах.
§ 2. Земельные ресурсы России и их состояние
Мировая наука с тревогой оценивает возможные последствия для нашей планеты тех глубоких изменений природной среды, которые вызваны индустриальной и земледельческой деятельностью человека.
Возникновение и формирование биосферы на Земле протекало не менее 3,5—4 млрд лет. Появление человека и его развитие, продолжающееся около 2 млн лет, коренным образом изменило состояние биосферы. Сначала скотоводство и 1емледелие, затем создание городов и всех видов коммуникапий, опустошительные войны, техногенное загрязнение и разрушение отдельных компонентов биосферы — все это вместе взятое превратило человека в главную силу, преобразующую и во многом разрушающую природу планеты, особенно за последнее столетие Наряду с атмосферой и гидросферой негативным антропогенным воздействиям подвергается и почвенный покров, или педосфера.
Педосфера является общеземной биоэнергетической и биогеохимической системой, обладающей способностью саморазвития, самоуправления и создания режима, обеспечивающего существование растений, животных и микроорганизмов и воспроизводство биомассы живого вещества. Именно эти особенности почвенного покрова создают плодородие биосферы, и только возрастание объема биопродукции в сельскохозяйственном использовании почвенного покрова может решить проблему голода в мире и обеспечить жизнь будущих поколений людей. Численность жителей Земли достигла миллиардов и возрастает со средней скоростью около 2% в год, причем во многих странах — особенно Азии, Африки и Латинской Америки — уровень производства продовольствия ниже, чем прирост населения.
§сего в мире обрабатываемые почвы, за исключением пастбищ, занимают сегодня около 11% суши, а испорченные земли — овраги, выработанные карьеры, пустоши с разрушенным почвенным слоем — 3%, т.е. более 25% обрабатываемых земель. Если же считать и земли, выведенные из землепользования в связи с засолением, подтоплением и т.п., то за время своего существования человечество потеряло половину всех земель суши, пригодных для сельского хозяйства. Ежегодно в мире из-за деградации почв и отчуждения земель на несельскохозяйственные нужды теряется около 7 млн га пахотных почв, т.е. площадь, которая могла бы прокормить 21 млн человек.
Земельные ресурсы России в настоящее время составляют 1,7 млрд га, но сельскохозяйственные угодья занимают всего лишь 222,1 млн га, в том числе пашни — 132,2 млн га (табл. 22.1).
Состояние сельскохозяйственных угодий РФ далеко не удовлетворительное. Из них около 124 млн га, в том числе 82,5 млн га пашни, подвержено эрозии и дефляции (выдуванию), переувлажнено и заболочено — 26, закислено — 73, засолено и осолонповано — 40, техно-генно загрязнено — 62, в том числе загрязнено радиационно — 5, опустынено — 9, заросло мелколесьем и кустарником — 3, нуждается в рекультивации — 2,3 млн га. При этом процессы деградации сельскохозяйственных земель продолжаются: ежегодно переходят в разряд эродированных до 0,5 млн га, зарастают кустарником и мелколесьем 0,2 млн га, опустыниваются 50—60 тыс. га.
Таблица 22.1
Структура сельскохозяйственных угодий Российской Федерации
Показатель	Площадь	
	млн га	%
Всего сельскохозяйственных угодий.	222,1	100
к том числе: пашня	132,3	59,6
сенокосы	23,5	. 10,6
пастбища	64,5	29,0
залежи	0,3	0,1
многолетние насаждения	1,5	0,7
Ресурсы сельскохозяйственных угодий убывают и за счет отчуждения под строительство городов и поселков, горнодобывающих и других промышленных предприятий, прокладки коммуникаций. Площадь пашни, приходящаяся на душу населения в России, неуклонно снижается, а валовые сборы основных сельскохозяйственных культур падают. Почвы, вековое богатство России, буквально «горят у нас под ногами». Чтобы разумно использовать, а тем более охранять почву, надо знать ее экологию, условий, которые ее породили, и факторы, вызывающие ее деградацию.
§3. Ухудшение состояния почв при их сельскохозяйственном использовании
Эрозия и дефляция почв. Процесс смыва почвы текущей водой называется эрозией. Аналогичный процесс, производимый ветром, — дефляцией.
Эрозию при стоке боды подразделяют на поверхностную — смыв плодородного слоя и подстилающей породы со всей поверхности почвы и линейную — смыв почвы и подстилающей породы по определенной линии.
Поверхностная эрозия проявляется постепенным равномерным по площади удалением с поверхности наклонного рельефа почвенных частиц потоками талых и дождевых вод. С достаточно крутого склона одним сильным ливнем может быть снесен слой почвы толщиной в 40—50 см, причем смывается наиболее гумусированный плодородный слой.
Все формы линейной эрозии относят к размывам. Последние не имеют своего продольного профиля и повторяют профиль почвы, на которой возникают. Образующиеся промоины могут достигать глубины от 0,3 до 1 м и ширины от 0,5 до 5 м. При дальнейшем поступлении воды с водосборной площади промоина перерастает в овраг,
Возникновение и формирование биосферы на Земле протекало не менее 3,5—4 млрд лет. Появление человека и его развитие, продолжающееся около 2 млн лет, коренным образом изменило состояние биосферы. Сначала скотоводство и 1емлсделие, затем создание городов и всех видов коммуникаций, опустошительные войны, техногенное загрязнение и разрушение отдельных компонентов биосферы — все это вместе взятое превратило человека в главную силу, преобразующую и во многом разрушающую природу планеты, особенно за последнее столетие. Наряду с атмосферой и гидросферой негативным антропогенным воздействиям подвергается и почвенный покров, или педосфера.
Педосфера является общеземной биоэнергетической и биогеохимической системой, обладающей способностью саморазвития, самоуправления и создания режима, обеспечивающего существование растений, животных и микроорганизмов и воспроизводство биомассы живого вещества. Именно эти особенности почвенного покрова создают плодородие биосферы, и только возрастание объема биопродукции в сельскохозяйственном использовании почвенного покрова может решить проблему голода в мире и обеспечить жизнь будущих поколений людей. Численность жителей Земли достигла миллиардов и возрастает со средней скоростью около 2% в год, причем во многих странах — особенно Азии, Африки и Латинской Америки — уровень производства продовольствия ниже, чем прирост населения.
Всего в мире обрабатываемые почвы, за исключением пастбищ, занимают сегодня около 11% суши, а испорченные земли — овраги, выработанные карьеры, пустоши с разрушенным почвенным слоем — 3%, т.е. более 25% обрабатываемых земель. Если же считать и земли, выведенные из землепользования в связи с засолением, подтоплением и т.п., то за время своего существования человечество потеряло половину всех земель суши, пригодных для сельского хозяйства. Ежегодно в мире из-за деградапии почв и отчуждения земель на несельскохозяйственные нужды теряется около 7 млн га пахотных почв, т.е. площадь,  которая могла бы прокормить 21 млн человек.
Земельные ресурсы России в настоящее время составляют 1,7 млрд « га, но сельскохозяйственные угодья занимают всего лишь 222,1 млн га, в том числе пашни — 132,2 млн га (табл. 22.1).
Состояние сельскохозяйственных угодий РФ далеко не удовлетворительное. Из них около 124 млн га, в том числе 82,5 млн га пашни, подвержено эрозии и дефляции (выдуванию), переувлажнено и заболочено — 26, закислено — 73, засолено и осолонповано — 40, техно-генно загрязнено — 62, в том числе загрязнено радиационно — 5, ; опустынено — 9, заросло мелколесьем и кустарником — 3, нуждается в рекультивации — 2,3 млн га. При этом процессы деградации сельскохозяйственных земель продолжаются: ежегодно переходят в разряд • эродированных до 0,5 млн га, зарастают кустарником и мелколесьем 0,2 млн га, опустыниваются 50—60 тыс. га.
Таблица 22.1
Структура сельскохозяйственных угодий Российской Федерации
Показатель	Площадь	
	млн га	%
Всего сельскохозяйственных .угодий.	222,1	100
в том числе: пашня	132.3	59,6
сенокосы	23,5	. 10,6
пастбища	64,5	29,0
залежи	0,3	0,1
многолетние насаждения	1.5	0,7
Ресурсы сельскохозяйственных угодий убывают и за счет отчуждения под строительство городов и поселков, горнодобывающих и других промышленных предприятий, прокладки коммуникаций. Площадь пашни, приходящаяся на душу населения в России, неуклонно снижается, а валовые сборы основных сельскохозяйственных культур падают. Почвы, вековое богатство России, буквально «горят у нас под ногами». Чтобы разумно использовать, а тем более охранять почву, надо знать ее экологию, условий, которые ее породили, и факторы, вызывающие ее деградацию.
§ 3. Ухудшение состояния почв при их сельскохозяйственном использовании
Эрозия и дефляция почв. Процесс смыва почвы текущей водой называется эрозией. Аналогичный процесс, производимый ветром, — дефляцией.
Эрозию при стоке боды подразделяют на поверхностную — смыв плодородного слоя и подстилающей породы со всей поверхности почвы и линейную — смыв почвы и подстилающей породы по определенной линии.
Поверхностная эрозия проявляется постепенным равномерным по площади удалением с поверхности наклонного рельефа почвенных частиц потоками талых и дождевых вод. С достаточно крутого склона одним сильным ливнем может быть снесен слой почвы толщиной в 40—50 см, причем смывается наиболее гумусированный плодородный слой.
Все формы линейной эрозии относят к размывам. Последние не имеют своего продольного профиля и повторяют профиль почвы, на которой возникают. Образующиеся промоины могут достигать глубины от 0,3 до 1 м и ширины от 0,5 до 5 м. При дальнейшем поступлении воды с водосборной площади промоина перерастает в овраг,
самую крупную форму линейной эрозии. В отличие от промоины овраг имеет свой продольный профиль, отличающийся от профиля поверхности. Особенно негативной чертой оврагов является их тенденция к дальнейшему развитию (разрушению поверхности почв), то есть увеличению размеров как в ширину, так и в глубину.
Не меньшие, если не большие потери причиняет почвам ирригационная эрозия — разрушение, перенос и переотложение почв и грунтов оросительной водой в процессе поверхностного полива или дождевания. Накладываясь на естественную эрозию, ирригационная эрозия значительно увеличивает интенсивность потерь верхнего, наиболее плодородного слоя почвы.
Как и другие виды эрозии, ирригационная зависит во многом от сочетания ряда природных и антропогенных факторов, главными из которых являются уклоны территории и несоответствие между техникой и способом полива и особенностями рельефа.
Смыв почвы в условиях орошения начинает проявляться уже при малых (0,002—0,004 м) уклонах рельефа, а эрозионно опасны уклоны более 0,01 м.
Наряду с уклоном орошаемой территории причиной ирригационной эрозии являются низкая водопроницаемость почв и их невысокая противоэрозионная устойчивость.
Кроме плоскостного смыва верхних плодородных горизонтов почвы, ирригационная эрозия проявляется в виде глубинных размывов временной оросительной сети. В местах ее многолетней нарезки глубинные размывы могут превратиться в крупные промоины и даже овраги глубиной от 1,5 до 2,5 м, способные полностью вывести из строя орошаемое поле.
Потери почвенного покрова за счет ирригационной эрозии очень велики. Так, в Ставропольском крае (в зоне действия Большого Ставропольского канала) смыв почвы, вызываемый атмосферными осадками, не превышает 2—3 т/га за сезон, тогда как за один влагозаряд-ковый или вегетационный полив он достигал 4—6 т/га.
Нельзя не отметить, что очень высоки и потери поливной воды, ушедшей со стоком: они достигают 40—60% общей водоподачи при мутности сбросной воды от 30 до 90 г/л.
Эродированные почвы на орошаемых участках отличаются обес-струкгуренностью, высокой плотностью, низкой водопроницаемостью и влагоемкостью.
Ущерб от ирригационной эрозии многообразен: уменьшается мощность гумусового горизонта, вымываются питательные вещества, непроизводительно расходуются поливные воды, заиляются и загрязняются удобрениями и пестицидами водоприемники, размываются каналы, дороги, возникают овраги ирригационного происхождения,
снижается урожайность возделываемых культур и качество сельскохозяйственной продукции.
Однако ущерб от загрязнения окружающей среды продуктами смыва существенно превосходит ущерб от самой ирригационной эрозии. Масштабы загрязнения поверхностных вод смытыми с полей удобрениями и пестипидами ставят сельское хозяйство в один ряд с промышленностью.
Дефляция, или эрозия, производимая ветром, различается на повседневную, когда почва пылит под ветром малой скорости, и вызываемую ветрами большой, иногда ураганной скорости (пыльные бури). В последнем случае в воздушный поток вовлекаются огромные массы пыли. Так, в 1969 г. пыльными бурями на Северном Кавказе было вынесено до 25 км3 пыли, которая затем выпала на территории Западной Украины и Молдавии.
Пыльные бури возникают преимущественно в холодный период года. Этому наиболее активному и опасному виду дефляции способствуют сильные перепады атмосферного давления на сравнительно недалеко отстоящих друг от друга обширных территориях, низкая увлажненность почв, отсутствие на них снежного покрова.
К причинам повседневной дефляции следует отнести и неоправданно высокий процент распаханности территорий, и действие почвообрабатывающих механизмов, которые выбивают мелкозем из верхнего горизонта почвы.
Куда более опасные виды антропогенной дефляции возникают при введении в сельскохозяйственный оборот обширных территорий без учета возможной ветровой эрозии. Распахивание целинных земель в Казахстане, над которым в зимнее время устанавливается мощный, обширный и малоподвижный антициклон — источник сильных восточных ветров скоростью от 15—20 до 35 м/с — существенно активизировало пыльные бури в Калмыкии, на юге Ростовской области и в Ставрополье.
Уплотнение почв ходовыми системами машинно-тракторных агрегатов. Массу единицы объема почвы в естественном состоянии называют плотностью почвы. Она характеризует взаимное расподожение почвенных частиц, их «упаковку», и выражается в г/см3.
От плотности почвы зависят ее водно-воздушные, тепловые и биологические свойства. С уплотнением почв уменьшается их общая пористость, ухудшается доступ влаги к растениям, снижаются аэрация и скорость фильтрации воды, затрудняется распространение корней.
Чрезмерно рыхлое состояние почвы также неблагоприятно, так как почва при этом быстро иссушается, нарушается контакт семян и корневой системы растений с почвой.
Плотность почв колеблется от 1,0 до 1,8 г/см3. Она зависит от механического состава, содержания органического вещества и структурного состояния почвы.
Механизация сельскохозяйственных работ негативно влияет на плотность почвы, в особенности в условиях орошения. В нашем земледелии принята технология раздельного проведения вспашки, внесения удобрений, посева, боронования, междурядных обработок и т.п Поэтому практически все типы тракторов, включая тяжелые (МТЗ-82, 150М и др.) многократно проходят по полю, уплотняя почву на глубину от 0,3 до 1,2 м, особенно рыхлую и увлажненную.
Уплотнение усиливается при буксовании, вибрапии двигателей, высоком давлении в шинах, при узких расстояниях между опорами ходовых систем и т.д.
Поле, укатанное колесами тракторов, покрывается колеями глубиной 25—30 см, после обработок здесь образуются глыбы. При этом самые плодородные почвы теряют свою агрономически пенную структуру: их почвенные агрегаты деформируются, исчезают межагрегатные поры.
Предельно допустимая величина плотности черноземов в пахотном слое (0—20 см) составляет 1,3 г/см3. Однако после десяти проходов трактора по одной колее она возрастает до 1,4—1,45 г/см3 (трактор Т-150К), до 1,37—1,38 г/см3 (Т-74) и до 1,36—1,42 г/см3 (трактор МТЗ-52).
В определенных условиях тракторы способны уплотнять пахотный слой черноземов до 1,5 г/см3, причем общее возрастание плотности прослеживается до глубины 60—70 см. Это приводит к возрастанию твердости и ухудшению структуры почв. Их водопроницаемость снижается в 1,5—4,0раза, резко возрастает эрозия, а урожайность сельскохозяйственных культур существенно снижается: зерновых — на 10—40%, зеленой массы кукурузы — на 8—40%.
Дегумификация почв. Органическое вещество является важнейшей составляющей частью почвы; его содержание и формы в наибольшей степени определяют основное свойство почвы — плодородие. Плодородие почв (по И.С. Кауричеву) — это способность почв удовлетворять потребность растений в питательных элементах, воде, обеспечивать корневую систему достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормального роста и развития.
Органическая часть почвы включает все органические вещества, присутствующие в почвенном профиле, за исключением тех, которые входят в состав живых организмов. Сюда относятся отмершие части живых организмов, еще не утратившие своего анатомического строения (корни и стебли растений, остатки микроорганизмов и живот-
553 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ных). Совокупность всех органических соединений, утративших свое анатомическое строение в результате гумификации под воздействием почвенных микроорганизмов, составляет гумус.
Гумусовые вещества представляют собой систему высокомолекулярных азотсодержащих соединений, включающих алифатические цепи и циклические структуры. Такое строение обусловливает характер взаимодействия гумусовых веществ с минеральной частью почвы и возможность их прочного закрепления в ней.
Содержание, состав и особенности гумуса той или иной почвы определяются условиями гумусообразования: количеством и составом биомассы, поступающей в почву, климатическими особенностями и т.п. Содержание, состав и запасы гумуса в почвенном профиле относят к числу показателей, от уровня которых зависят практически все агрономически ценные свойства почв, и в первую очередь — ее плодородие.
Оптимальное содержание гумуса в почве обеспечивает благоприятный для растений водно-воздушный режим, хорошую прогреваемость почвы, высокую емкость катионного обмена, устойчивый пищевой режим. Почвы с оптимальным уровнем и составом гумуса устойчивы к водной и ветровой эрозии, обладают высокой буферной емкостью по отношению к внешним факторам, т.е. способны снижать отрицательное действие высоких доз удобрений, «связывать» тяжелые металлы и пестициды. Оптимальным принято считать такое гумусное состояние почв, которое способно обеспечить планируемый урожай при условии максимальной эффективности использования вносимых удобрений и применяемых агротехнических мероприятий.
В процессе целинного почвообразования происходит постепенное накопление гумуса в почве и возрастание ее естественного плодородия. С началом земледелия течение этого процесса нарушается и гумусное состояние почв существенно изменяется. В первые годы после распашки и введения в сельскохозяйственный оборот целинных почв в них интенсифицируются процессы минерализации органического вещества и уменьшается его содержание. По данным почвенного института им. В.В. Докучаева, через 12—13 лет после распашки целины пашня под сельскохозяйственными культурами без внесения органических удобрений и травосеяния теряет от 25 до 36% исходного содержания гумуса в зависимости от зонального типа почвы.
Процесс потери почвами гумуса носит название дегумификации. Уменьшение запасов гумуса отмечается в большинстве регионов России, в том числе и в ее основной житнице — черноземной зоне. Так, тумусированность почв Центрального черноземного района за столетие снизилась от 10—14% до 7—10%, содержание гумуса в черноземах Поволжья и Предуралья упало с 13—16% до 7—10%, а с 10—13% до 4-7%.
В числе основных причин, вызывающих дегумификапию сельскохозяйственных угодий, обычно на зывают следующие:
1.	Недостаточное поступление в обрабатываемые почвы биомассы — «сырья» для процессов гумификации;
2.	Ускорение минерализации органического вещества вследствие интенсивной обработки и применения удобрений;
3.	Ускорение минерализации органического вещества при некоторых приемах гидротехнических и химических мелиорапий;
4.	Потери гумуса за счет эрозии и дефляции;
5.	Отчуждение обогащенного гумусом пахотного слоя при проведении ряда сельскохозяйственных мероприятий.
Остановимся более подробно на основных причинах дегумификации почв.
1.	Годичный прирост биомассы целинных почв и почвенного покрова лесных массивов зависит от природной зоны. Так, в почву тундры ежегодно поступает 1 ц/га биомассы, таежных ельников — 45, дубрав — 90, луговых степей — 137 ц/га. Эта биомасса, включающая корневую систему растений, опад лесов и травы степной зоны, обогащает почву органическим веществом и служит исходным материалом для процессов гумусообразования.
С введением почв в сельскохозяйственный оборот эта биомасса существенно уменьшается за счет выноса части ее с урожаем. Кроме того, корневые и пожнивные остатки после зерновых культур существенно уступают по глубине простирания и густоте корневой системе диких злаков. Биомасса картофеля, сахарной свеклы и других кор-' неплодов отчуждается из почвы полностью, и только кукуруза обладает мощными глубокими и обильными корнями.
2.	В распаханных почвах усиливается аэрация, облегчается доступ кислорода воздуха к органическим веществам, интенсифицируется деятельность микроорганизмов. Все это ускоряет минерализацию гумусовых веществ, тем более, что при многократных обработках на дневную поверхность регулярно выносятся новые слои почвы.
3.	Орошение также улучшает жизнедеятельность почвенных микроорганизмов и тем самым ускоряет минерализацию гумуса до СО2 и Н2О и, следовательно, способствует его потерям. Те же условия для развития почвенной микрофлоры создают гипсование и известкование почв, оптимизирующие их кислотно-основные свойства.
4.	Выше уже упоминалось, что распашка целинных почв способствует возникновению и развитию процессов эрозии и дефляции, которые смывают и уносят прежде всего верхний, особенно богатый гумусом слой почвы. Земля, уже не защищенная естественным покровом травянистой, как правило, очень густой растительности, легко смывается потоками ливневых, снеговых, ирригационных вод и
555 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование развевается ветром, теряя гумус. Так, только в период снеготаяния почвы центра и юга Русской равнины теряют 400—750 тыс. т органического вещества
5.	Заметные и необратимые потери органического вещества пахотными почвами вызываются отчуждением с полей пахотного слоя ходовыми частями машин, причем эти потери затрагивают особенно важную для плодородия тонкодисперсную часть почвы, обогащенную не только гумусом, но и всеми элементами минерального питания, включая микроэлементы.
Если подсчитать ожидаемые потери гумуса, то, по данным многих исследователей, можно ожидать, что уже к 2010 году во многих типах почв они могут составить около половины его современных запасов в слое 0—20 см.
Закисление почв. Подавляющее большинство культурных растений способно хорошо развиваться и плодоносить лищь на почвах с нейтральной или близкой с нейтральной реакцией среды. Однако на земном шаре весьма распространены почвы с неблагоприятной реакцией почвенного раствора — слишком кислые или слишком щелочные, для повышения плодородия которых необходимы мероприятия, нейтрализующие реакцию почвенного раствора
На северной половине территории России преобладают кислые почвы: болотные, подзолистые, дерново-подзолистые, таежные. Их площадь составляет более 65% всей территории РФ и занимает более 50 млн га сельскохозяйственных угодий, в том числе 43 млн га пашни. Из них 28 млн га составляют почвы сильно- и среднекислые, то есть имеющие pH не выше 5,0.
Кислые почвы формируются в условиях умеренно-холодного климата, где количество осадков превышает величину испаряемости и имеет место промывной и периодически промывной режим. В этой природной зоне подстилающими породами являются глины и ледниковые отложения, бедные кальцием и магнием. Лесная и таежная растительность образует опад, имеющий кислую реакцию, что также способствует выносу из почв кальция и магния и образованию кислых почв.
Основной особенностью кислых почв является недостаток в них ионов кальция и избыток ионов водорода и алюминия, что обуславливает их крайне неблагоприятные агрохимические свойства.
Прежде всего, кальций — важный элемент питания растений: его недостаток замедляет их развитие, снижает плодоношение, уменьшает зимостойкость. Понижение pH почвенного раствора отрицательно влияет на усвоение растениями азота, фосфора, калия, снижает растворимость соединений ряда микроэлементов, необходимых растениям.
В почвах с повышенной кислотностью подавляется жизнедеятельность многих полезных организмов — аммонифицирующих и нитри-фипируюших микробов, азотобактерий, бактерий, разрушающих фосфорорганические соединения и т.д. В то же время некоторые формы грибов, выделяющих вещества, вредные для растений, в кислой среде прекрасно развиваются, и это тоже создает неблагоприятные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур.
Кислые почвы отличаются и неблагоприятными физическими свойствами. При недостатке кальция, образующего нерастворимые гума-ты, гумусовые вещества хуже закрепляются в почве и выносятся из нее нисходящими токами воды, отчего не только уменьшается запас питательных элементов, но и ухудшается структура почвы. Бесструк-турность кислых почв при их избыточном увлажнении приводит к недостатку воздуха и развитию анаэробных процессов.
Все эти неблагоприятные свойства кислых почв делают их малоплодородными, и для их сельскохозяйственного освоения требуется коренная химическая мелиорация.
В середине XX века и особенно в его последнее двадцатилетие одной из основных причин закисления почв на обширных территориях стала хозяйственная деятельность человека. Развитие индустрии привело к выбросам в атмосферу колоссальных количеств оксидов серы, азота, углерода. Эти оксиды переносятся на значительные расстояния, взаимодействуют с атмосферной влагой и превращаются в растворы смесей сернистой, серной, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде «кислых дождей» на почвы, растения, поверхностные воды. По подсчетам ученых, масса газов, ведущих к образованию «кислых дождей», достигает на планете 270—900 млн т в год. С каждым годом эти пифры возрастают и повсеместно, особенно в промышленных регионах, наблюдается глобальное увеличение кислотности дождевой и снеговой воды.
Кислые атмосферные осадки с реакцией pH 4,0—3,5 приводят к неблагоприятным изменениям в экосистемах суши и поверхностных вод, особенно в регионах с природно-кислыми почвами. Выпадение таких осадков угнетает растения и может просто их уничтожить. Кроме тех негативных явлений, которые были описаны выше, «кислые дожди» вызывают кислотные «ожоги» надземной части растений и губят даже созревший урожай овощей и фруктов.
Помимо кислых атмосферных осадков, подкисление почв Нечерноземной зоны РФ вызывает использование физиологически кислых удобрений, таких как K2SO4, (NH4)2SO4, NH4NO3 и т.п. Растения используют катионы этих солей, а анионы образуют свободные кис-  лоты. Наиболее опасен в этом отношении сульфат аммония (NH4)2SO4-;
Во всех случаях проявления вторичной (антропогенной) кислотности необходимы регулярные научные наблюдения, экологическая и экономическая опенка отрипательного эффекта и рекомендации по применению предупредительных и мелиоративных мероприятий.
Засоление почв. Засоленные почвы содержат в своем профиле легкорастворимые соли в количествах, токсичных для сельскохозяйственных культур. Их формирование происходит в тех районах, где состав грунтовых вод и почвообразующих пород, а также режим увлажнения способствуют поступлению в почву легкорастворимых солей и их последующей аккумуляпии.
Большие количества растворимых солей образуются в результате выветривания горных пород, при извержениях вулканов, при выходе на поверхность отдельных участков морского дна, покрытых соленосными отложениями.
Однако основную роль в соленакоплении играет водный режим, который, в свою очередь, зависит от климата и фильтрационных свойств почвы и почвообразующих пород.
При промывном водном режиме легкорастворимые соли выносятся за пределы почвенного профиля-с фильтрующимися водами и не накапливаются в почве. В районах с засушливым климатом, где испаряемость намного превышает количество выпадающих осадков, создаются условия для перемещения грунтовых вод и почвенных растворов из нижних горизонтов в верхние. Вместе с ними мигрируют к поверхности почвы растворимые соли, которые аккумулируются в кориеобитаемом слое.
Зависимость состояния сельскохозяйственных культур от степени засоления почв представлена в табл. 22.2.
Таблица 22.2
Зависимость состояния сельскохозяйственных культур от степени засоленности почв
Степень засоления	Состояние среднесолеустойчивых растений
Практически незасоленные	Хороший рост и развитие, нет выпадов растений, урожай нормальный
Слабозасоленные	Слабое угнетение, выпады растений и снижение урожая на 10—20%
Среднезасоленные	Среднее угнетение, выпады растений и снижение урожая на 20—50 %
Сияьнозасоленные	Сильное угнетение, выпады растений и снижение урожая на 50—80 %
Солончаки	Выживают единичные растения, урожая нет
Использовать в сельском хозяйстве засоленные почвы возможно только после их коренной мелиорации.
Однако именно мелиорапии, включающие сложный комплекс приемов, регулирующих основные факторы роста, развития и плодоношения растений, могут в ряде случаев вызывать засоление почв ити усиливать его.
Одним из основных видов сельскохозяйственных мелиорапии является орошение сельскохозяйственных угодий в зонах с засушливым климатом.
Однако при неправильном орошении происходит засоление сельскохозяйственных земель, называемое вторичным засолением. Основная причина этого явления — использование для орошения малопригодной воды.
Нетрудно подсчитать, что даже при невысокой (около 0.5 г/л) минерализованности оросительной воды в метровую толщу почвогрунтов ежегодно может поступать 2,5—5,0 т/га солей. Между тем вода со степенью минерализованности не выше 1 г/л считается пресной и вполне пригодной для орошения. Однако вследствие недостатка воды в районах массового орошения используются и так называемые воды местного стока (воды малых рек, лиманов, прудов, сточные воды, воды шахтного отлива и т.п.), которые в большинстве случаев относятся к слабоминерализованным (2—4 i/л). Все эти воды — быстрее или медленнее — вызывают вторичное -засоление и осолонцевание почв.
Опасность вторичного засоления зависит прежде всего от концентрации солей в поливных водах, хотя необходимо принимать во внимание поливные нормы, уровень грунтовых вод, дренированность грунтов и т.п. По мнению известного русского мелиоратора А.Н. Костикова, воду, содержащую не более 0,4 г/л растворимых солей, можно использовать для орошения в любом случае. Если вода содержит от 0,4 до 1,0 г/л солей, то решать вопрос об ее применении можно только после полного анализа природных и сельскохозяйственных условий, то есть применять лишь при благоприятной обстановке (наличие дренажа, глубокое залегание грунтовых вод, незасоленные почвогрунты). Если вода содержит более 1 г/л растворенных солей, она, по А.Н. Костякову, засоляет почву.
Другой причиной вторичного засоления почв являются переполи-вы. Избыточная влага, не использованная растениями, фильтруется сквозь толщу почвогрунтов и повышает уровень грунтовых вод. В жаркий период минерализованные грунтовые воды подтягиваются к дневной поверхности и испаряются, оставляя содержащиеся в них соли в корнеобитаемом слое почвы.
Загрязнение почв в процессе их сельскохозяйственного использования. Внесение в почвенный покров новых, нехарактерных для него веществ или существенное превышение концентраций веществ, всгре-
559 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование чающихся в почве, называется загрязнением почв. При сельскохозяйственном использовании происходит загрязнение почв минеральными и органическими удобрениями, пестицидами, патогенными микроорганизмами и т.п.
Внесение в почву минеральных удобрений является важным средством управления почвенным плодородием и увеличения продуктивности земледелия. Однако их длительное применение высокими дозами оказывает негативное воздействие на почву.
Применение высоких доз азотных удобрений вызывает быструю минерализацию гумуса, азотсодержащих соединений почвы, способствует росту газообразных потерь азота. Выделяющийся в атмосферу диоксид азота NO2, по мнению многих ученых, способствует разрушению озонового слоя, защищающего живые организмы от жесткого ультрафиолетового облучения.
Длительное применение высоких доз азотных и калийных удобрений активизирует токсинообразующие микроорганизмы, что приводит к микробному токсикозу почв. Избыток нитритов и нитратов ухудшает качество сельскохозяйственной продукции, вызывая у человека и животных острые расстройства пищеварения и накопление в организме канцерогенных соединений.
Соединения фосфора менее подвижны, чем азотные, но и они интенсивно поступают в поверхностные и грунтовые воды, в реки и моря. Избыточные дозы фосфорных удобрений, эрозионный смыв почвы, стоки в районах интенсивного животноводства — все эти источники дают 60—70% фосфора, поступающего в воды. Между тем минеральные ресурсы фосфора на Земле очень ограниченны и бесхозяйственное отношение к его запасам может привести к фосфорному «голоду» на планете. Поэтому вопрос экологически правильного применения фосфорных удобрений и повторного использования в сельском хозяйстве фосфорсодержащих промышленных отходов весьма актуален.
Применение в сельском хозяйстве калийных удобрений, особенно хлорида калия КС1, приводит к накоплению в почве хлорид-ионов С1", токсичных для большинства растений.
Избыточно вносимые минеральные удобрения с поверхностным и подземным стоком поступают в реки и озера и вызывают их эвтрофикацию («цветение»), резко ухудшая свойства воды.
Важнейшие элементы питания растений (NPK) содержатся и в стоках животноводческих комплексов, и в сточных водах населенных пунктов, которые часто используются для полива на так называемых земледельческих полях орошения (ЗПО). Здесь очистка сточных вод сочетается с удобрением полей и способствует повышению их плодородия.
Однако со сточными водами в почву попадают яйца и личинки гельминтов, канцерогенные, мутагенные и токсические вещества и болезнетворные бактерии. Поэтому перед использованием фекальных стоков на ЗГЮ их следует подвергать специальной обработке для обеззараживания. Тем не менее ЗПО рекомендуется использовать под зерновые и кормовые культуры и не выращивать на них те культуры, которые идут в пищу человека без предварительной обработки, например овощи.
Одним из наиболее опасных загрязнителей биосферы являются пестициды — химические средства зашиты растений и животных от различных вредителей и болезней. В зависимости от цели использования их подразделяют на следующие группы:
Гербициды — для борьбы с сорными растениями;
Альгициды — для уничтожения водорослей и другой водной растительности;
Арборициды — для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности;
Фунгициды — для борьбы с грибковыми болезнями растений;
Бактерициды — для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями;
Инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми;
Акарициды — для борьбы с клещами;
Зооциды — для борьбы с грызунами;
Лимациды — для борьбы с моллюсками;
Нематициды — для борьбы с круглыми червями;
Афициды — для борьбы с тлями.
Разновидностью пестицидов являются дефолианты, служащие для удаления листьев растений; десиканты, вызывающие иссушение растений; дефлоранты, удаляющие цветы и завязи; ретарданты, регулирующие рост растений; репелленты, отпугивающие насекомых, и некоторые другие.
Самую обширную группу пестицидов как по масштабам практического применения (40—50%), так и по ассортименту выпускаемых препаратов (около 40%) составляют гербициды, т.е. средства борьбы с сорняками.
По характеру действия гербициды можно подразделить на две подгруппы:
сплошные, действующие на все виды растений и использующиеся для уничтожения нежелательной растительности на определенных территориях;
избирательные (селективные), опасные для определенных видов растительности и используемые для уничтожения сорняков в агроценозах. s
Это деление до некоторой степени условно, так как в зависимости от концентрации препарата и норм расхода одни и те же ядохимикаты могут проявлять себя и как избирательные, и как сплошные гербициды.
Пестициды используют в виде суспензий, эмульсий, порошков и гранул, концентрированных и коллоидных растворов и распыляют с помощью распылителей разного объема и мощности, вплоть до распыления при помощи сельскохозяйственной авиации. Естественно, что с воздушными массами они могут переноситься на большие расстояния и вызывать загрязнение окружающей среды там, где пестициды вообще не применялись или использовались в неизмеримо меньших количествах.
Все пестициды являются ядовитыми веществами не только для определенной — вредной для человека — формы жизни, но и для полезных микроорганизмов, животных, птиц и человека. В идеальном случае пестицид, оказав требуемое воздействие на вредителя, должен был бы разрушиться, образовав безвредные продукты разложения. Однако большинство пестицидов представляют собой устойчивые трудноразлагающиеся соединения, из которых используется по назначению приблизительно 4—5% внесенного количества. Остальная масса рассеивается в агроэкосистеме, попадая в почвы, растения и другие компоненты окружающей среды, что создает сложные экологические проблемы, особенно при систематической обработке больших площадей.
В зависимости от устойчивости к процессам разложения пестициды подразделяются на слабостойкие (сохраняются в окружающей среде от 1 до 12 недель), среднестойкие (сохраняются 1—18 месяцев) и очень стойкие (сохраняются два года и более). Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и продукты их превращения (метаболиты), способные накапливаться и сохраняться в природной среде до нескольких десятков лет. При определенных условиях метаболиты пестицидов дают метаболиты второго порядка и т.д., роль, значение и влияние которых на окружающую среду во многих случаях непредсказуемо.
Вредное действие пестицидов приводит к уничтожению хозяйственно-нейтральных и даже полезных видов растений и насекомых. Иногда они являются причиной появления устойчивых популяций вредителей, от которых трудно избавиться. Так, на смену одним видам вредных организмов» приходят другие, которые вырабатывают иммунитет и способны выживать даже после самых эффективных обработок. Для преодоления иммунитета устойчивых особей вредителей к пестицидам приходится увеличивать дозы препаратов, а это усиливает опасность загрязнения окружающей среды.
В настоящее время в результате интоксикации хлорорганически-ми препаратами сильно сократилась численность птип, особенно хищных. Инсектициды весьма опасны для плотоядных животных, так как они постепенно концентрируются в живых организмах по мере продвижения к конечным звеньям пищевых цепей. Здесь инсектициды действуют как кумулятивные яды.
Основным приемником и аккумулятором пестицидов является почва. Чем выше доза внесения и устойчивей ядохимикат, тем дольше он сохраняется и тем опаснее его последействие. Так, в Канаде и США были отмечены опасные концентрации гербицидов в сахарной свекле, выращенной год спустя после обработанной ими кукурузы.
Особенно устойчивы ко всем видам разложения хлорорганичес-кие инсекгициды — гексахлоран, ДДТ и другие — которые могут сохраняться в почве десятилетиями, накапливаясь при систематическом применении. Напротив, фосфорорганические инсектициды — карбофос, фосфамид, метафос и другие — в почве и других природных средах распадаются сравнительно быстро. Поскольку они при этом отличаются высокой эффективностью и избирательностью действия, их применение весьма перспективно.
Широко используются в современном сельском хозяйстве карбаматные инсекгициды. Отличаясь высокой токсичностью для некоторых видов насекомых, эти препараты почти полностью безвредны для теплокровных позвоночных и человека.
Современное сельское хозяйство трудно представить себе без пестицидов. Их применение резко снижает потери урожаев сельскохозяйственных культур, в 2—3 раза сокращает затраты на производство сельхозпродукции. Масштабы применения пестицидов неуклонно растут; их годовое производство в мире превысило 2 млн т, а ассортимент насчитывает более 100 тыс. наименований. Но параллельно с этим растет и их побочное негативное действие на животный мир, почву, водоемы, культурные и полезные дикорастущие растения. Поэтому пестициды допустимо использовать лишь там, где химические средства защиты пока нельзя заменить биологическими.
Отчуждение сельскохозяйственных земель и нарушение природных ландшафтов. За вторую половину XX века земная поверхность претерпела бульщие изменения, чем за всю предыдущую историю человечества. Масштабы этих изменений можно сопоставить лишь с последствиями катастрофических явлений природы. Например, влияние горно-добывающей промышленности на природные ландшафты академик В.И. Вернадский назвал «катастрофическим антропогенным». Развитие городского и промышленного строительства, прокладка инженерных и транспортных коммуникаций и особенно рас-
широкие добычи полезных ископаемых привели к резкому возрастанию территорий с нарушенными почвами и рельефом.
Нарушенные земли — это земли, утратившие свою экономическую и агропромышленную ценность, или являющие источником негативного воздействия на окружающую среду в связи с изменением рельефа, почвенного покрова, гидрологического режима, растительности.
В России и странах ближнего зарубежья площади нарушенных земель достигают 2 млн га, в том числе добычей торфа — 900 тыс. га, цветных металлов — 520, нерудных ископаемых — 280, каменного и бурого угля — ПО, химического сырья — 60, железной и марганцевой руд — 60 тыс. га и т.д. Между тем, по современным оценкам, зона вредного влияния горнопромышленных, разработок с учетом загрязнения атмосферы, природных вод, почвенного покрова и растительности примерно на порядок больше территории горного отвода.
Но горные работы — далеко не единственная причина нарушения земель. Прокладка транспортных магистралей, трубопроводов, линий электропередач всегда сопровождается ухудшением качества почвенного покрова и растительности прилегающих территорий, а зачастую вырубкой больших массивов лесов. Так, строительство 1 км дороги при ширине просеки 10—15 м требует вырубки леса на площади 1 — 1,5 га. Широко используемая на Севере бездорожная транспортировка грузов на самоходных установках уже привела к массовому уничтожению почвенного и растительного покрова тундры. Та же картина наблюдается в зоне пустынь и полупустынь при бездорожной транспортировке нефтяных вышек и проведении геологоразведывательных работ.
К концу XX столетия более чем на половине поверхности суши Земли естественные ландшафты сменились антропогенными, среди которых можно выделить агроландшафты (полевые и пастбищные), ландшафты лесохозяйственные, горнопромышленные, селитебные (сельские и городские), рекреационные. Самые глубокие изменения природных ландшафтов происходят в районах горных работ.
В горнодобывающей промышленности наиболее прогрессивным является открытий способ добычи полезных ископаемых, при котором производительность труда в 5—6 раз выше, а себестоимость продукции в 2—3 раза ниже, чем при подземных разработках. Но именно открытые горные работы сопровождаются наиболее существенными нарушениями ландшафта и гидрологических условий района разработок и нарушением или полной утратой почвенного покрова на значительных территориях (табл. 22.3).
Таблица 22.3
Классификация нарушений природной среды при горных работах
Вид	Тип	Группа
Ландшафтные нарушения	Выработанные пространства и провалы	1	Котлованы карьеров 2	. Траншеи и выработки последних заходок 3	Провалы от подземных работ 4	. Нагорные канавы
	Отвальные плошали	1.	Внутренние и внешние породные отвалы, сложенные из грунтов с благоприятными физикомеханическими и агробиологическими свойствами 2.	То же, гидроотвалы и хвостохранилища 3.	Внутренние и внешние породные отвалы, гидроотвалы и хвостохранилища с неблагоприятными свойствами пород
	Земельные участки под промышленными объектами	1. Здания и сооружения 2. Инженерные сети и коммуникации
Экологические нарушения	Изменение гидрологических условий района разработки	1. Обезвоживание территорий 2. Закисление поверхностных и грунтовых вод
	Загрязнение прилегающих территорий, воздушного и водного бассейнов	V Эрозия, выветривание и размыв породных отвалов 2.	Пыление при отвалообразовании 3.	Горение породных отвалов 4.	Газопылевое загрязнение при взрывных работах 5.	Загрязнение при бурении, погрузочнотранспортных и других работах
	Сейсмические нарушения	Разломы и подвижки при взрывных работах и горных ударах
Таким образом, прогресс горного дела оборачивается резким уменьшением биологически продуктивных земель и опасными нарушениями экологического равновесия. Масштабы нарушений настолько велики, что в науке и технике сформировалось представление о техногенном неорельефе.
Различают два основных его типа: положительный (аккумулятивный), к которому относятся отвалы, терриконы, насыпные и намывные поверхности, и отрицательный (выработанный) — шахты, карьеры, разрезы, выработки и т.д. Высота аккумулятивных форм неорелъефа достигает 50—80 м, протяженность — 1,5—2,5 км; глубина карьеров при современной технике может достичь 400—500 м при ширине карьерного поля 100—200 м, а для размещения горных пород, отсыпаемых в отвал, потребуются тысячи га зачастую плодородных земель. При такой глубине выработок неизбежны серьезные нарушения гидрологического режима, приводящие к истощению подземных и поверхностных вод.
Закрытые (шахтные) разработки полезных ископаемых часто приводят к провалам — опусканиям земной поверхности на 6—7 м, иног-
565 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование да на больших площадях, что приводит к разрушению зданий, ком-муникапий и вызывает необходимость перемещения целых населенных пунктов на новые места. Подобные явления характерны для Донбасса и Кузбасса, они имели место в Верхнесилезском каменноугольном бассейне, в Чехии и в центральных районах Англии.
§ 4. Мелиорация сельскохозяйственных земель
Сельскохозяйственные угодья являются важнейшим природным ресурсом, обеспечивающим существование человечества. Поэтому огромное значение имеет сохранение пелостности почвенного покрова, поддержание плодородия почв для обеспечения постоянно растущего населения продуктами питания. Вопросами стабилизации и улучшения состояния сельскохозяйственных угодий занимается мелиорация.
Под мелиорацией понимается система организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на улучшение земель в целях создания наиболее благоприятных условий для развития сельского хозяйства или общего оздоровления природной среды.
Мелиорация не только повышает продуктивность сельского хозяйства, но и создает базу для его устойчивого развития в различные-по погодным условиям годы во всех природных зонах, обеспечивает гарантированные высокие урожаи сельскохозяйственных культур, вносит коренные изменения в условия сельскохозяйственного производства, сохраняет и улучшает состояние окружающей среды. По словам В.А. Ковды (1977 г.), с помощью мелиорации человек перестраивает самоуправляемую экологическую систему, вносит в нее новые структурные компоненты и превращает ее в управляемую многокомпонентную агроэкосистему, дающую высокую продукцию необходимого человеку органического вещества.
Объектами мелиорации могут быть; 1) земли с неблагоприятными условиями водно-воздушного режима (болота и заболоченные земли, засушливые степи, полупустыни и пустыни); 2) земли с неблагоприятными физическими и химическими свойствами (засоленные, тяжелые глинистые почвы, пески и т.д.); 3) земли, подверженные механическому воздействию воды или ветра (овраги, легко размываемый почвенный покров, склоновые территории), на которых осуществляются противоэрозионные мероприятия. В зависимости от объекта и способа воздействия на почву и растения различают гидротехническую, агротехническую, лесотехническую, химическую и культуртех-ническую мелиорацию.
Наиболее существенное влияние на улучшение природных условий оказывает гидротехническая мелиорация (орошение, обводнение
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 566 и осушение), изменяющая водно-воздушный режим почвы. Для этого строятся оросительные и осушительные каналы, трубопроводы, создаются водохранилища и плотины.
Агротехническая мелиорация изменяет физические и химические свойства почвы, содержание различных питательных элементов и обеспечивает в конечном итоге повышение ее плодородия. Она включает различные виды вспашек, почвоуглубление, залужение крутых склонов, улучшение лугов и пастбищ, снегозадержание.
Под лесотехнической мелиорацией подразумевается улучшение земель путем выращивания древесной растительности. Сюда относятся облесение местности, закрепление движущихся песков, создание защитных лесных полос и т.д.
Химическая мелиорация применяется для улучшения свойств земель путем внесения химических препаратов.
Культуртехническая мелиорация позволяет улучшать состояние поверхности почвы путём удаления камней, пней, кустарника, планировки поверхности.
Улучшение механического состава и структуры почв. Для улучшения микроагрегатного состава почв используют разновидности земельных мелиораций — пескование и глинование.
При песковании торфяно-болотных или глинистых почв в них вносят песок. При этом у тяжелых глинистых почв улучшается гранулометрический состав и водно-физические свойства, снижается дефляция, у торфяно-болотистых почв снижается опасность возникновения пожаров.
Пескование существенно улучшает микроклимат почвы, благодаря чему увеличивается период биологической активности, и почвы становятся более пригодными для теплолюбивых культур.
Улучшение физических и тепловых свойств почв способствует развитию корневой системы растений, уменьшает их полегание, снижает засоренность посевов и, как следствие, приводит к повышению урожаев и улучшению качества сельскохозяйственной продукции. Чаще всего пескование используют для улучшения торфяно-болотистых почв. В зависимости от типа торфяной залежи дозы песка колеблют ся от 200—300 до 500—600 MJ/ra.
Песок завозят на торфяник, разравнивают по поверхности бульдозером или грейдером, после чего перемешивают с торфом дисковыми боронами (смешанный метод пескования).
На высокозольных торфяниках (с зольностью более 20%) используют насыпной метод пескования, когда крупнозернистый песок вносят повышенной нормой — до 1000—1500 м3/га — и без перемешивания возделывают сельскохозяйственные культуры непосредственно на песчаном слое.	”
В мелкозалежные торфяники песок вносят путем глубокой запашки специальным плугом с оборотом пласта на 110—140°. В результате образуется своеобразный почвенный профиль с чередующимися прослоями торфа и песка.
Срок окупаемости затрат на пескование торфяников обычно не превышает 1—4 лет, а положительное влияние на почву прослеживается до 30—40 лет и более.
Глинование, т.е. внесение глины, используют на песчаных, супесчаных и легких торфяно-болотных почвах. Оно улучшает их структуру, микроагрегатное состояние и водно-физические свойства. Вносимый глинистый субстрат (так же, как песок при пескования) Должен быть однородным по гранулометрическому составу, свободным от вредных для сельскохозяйственных растений химических соединений, содержать минимальное количество гравия, щебня и древесных остатков и обладать реакцией среды, близкой к нейтральной.
В 'зависимости от мелиорируемой почвы, дозы глины колеблются от 200 до 500—600 м3/га. Нередко глинование сопровождают внесением извести. Заранее привезенный на мелиорируемый участок глинистый грунт обычно разравнивают в начале зимы по промерзшей земле.
Оструктуривание почв. Если физические свойства почвы в данной местности являются фактором, ограничивающим урожай, а оструктуривание его устойчиво повышает, целесообразно применение искусственных структурообразователей почвы (ИСП).
Для оструктуривания почв широко применяются ИСП как естественного, так и искусственного происхождения, улучшающие водно-физические характеристики почв и повышающие их устойчивость к водной и ветровой эрозии.
В качестве ИСП для улучшения структуры почв давно и успешно используют щелочные силикаты — тонкодисперсные аморфные коллоиды силикатов натрия и калия, известные под названием жидкого стекла.
Во время внесения в почву щелочных силикатов ее необходимо увлажнить путем дополнительного полива. Норма расхода силикатных препаратов зависит от содержания в почве углерода и повышается с возрастанием его содержания. Как правило, она лежит в пределах 0,5—1,5 т/га. Силикатизация дает существенные прибавки урожая практически всех, важнейших сельскохозяйственных культур, но, к сожалению, продолжительность действия щелочных силикатов не превышает трех лет.
Одним из приемов, наиболее часто используемых в практике сельского хозяйства для улучшения структуры почв, уменьшения температурных колебаний и испарения влаги с поверхности, является
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 568 мульчирование, т.е. укрывание поверхности почвы различными органическими материалами — опилками, торфом, соломой и т.п. или неглубокая заделка их в самый верхний слой почвы. Аналогичный эффект дает жидкое мульчирование — разбрызгивание по поверхности почвы водно-битумных эмульсий, покрывающих почву тонкой пленкой и проникающих в ее поверхностный слой.
Битуминизацию можно проводить на любых видах почвы, но максимальный эффект она дает на плохо острукгуренных малогумусных почвах. Битумную эмул!>сию производят в 55—60%-ной концентра-пии и перед использованием разбавляют водой на 50% и более для уменьшения вязкости и обеспечения равномерного разбрызгивания.
Для оструктуривания почв используют линейные полимеры, которые адсорбируются на поверхности почвенных агрегатов и стабилизируют тем самым комковатую структуру почв. К линейным полимерам, используемым в качестве ИСП, относят полиакрилат, полиакриламид, полиметакрилат и некоторые другие. Все они хорошо растворимы в воде и легко адсорбируются на глинистых частицах, мешая им слипаться. Степень их воздействия зависит от молекулярной массы, вязкости и дозы внесения, а также от свойств почвы и вида ее глинистых минералов.
Линейные полимеры наиболее эффективны на бедных гумусом почвах с неустойчивой структурой. Их целесообразно применять на увлажненных почвах в виде водных растворов с конпентрацией 1 — 3%. Норма расхода — от 0,7 до 1,25 ц/га для обработки поверхностного слоя почвы и от 6 до 60 ц/га для коренного улучшения пахотного слоя — в зависимости от вида линейного полимера и содержания в почве глинистой и илистой фракций.
Хорошими структурообразователями для почвы являются поверхностно-активные вещества (ПАВ) — органические соединения, изменяющие поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Химический состав ПАВ исключительно разнообразен, но для большинства из них характерно асимметричное строение молекул, включающих гидрофильную (притягивающую воду) группировку и гидрофобную (отталкивающую воду) органическую цепь.
Гидрофильность функциональных группировок улучшает водный режим почвы, усиливая полезную влагоемкость и ослабляя эрозию. Гидрофобность препятствует поглощению воды. Благодаря этому сдерживаются процессы набухания, прекращается капиллярный подъем воды к поверхности почвы, не происходит заплывания почвенных агрегатов, на поверхности почвы не образуется корка, создаются условия для хорошей фильтрации осадков или поливных вод через крупные дренирующие поры.
При выборе ПАВ в качестве структурообразователей почвы необходимо использовать только те, которые совершенно безвредны для растений. Однако следует отметить, что большинство ПАВ не только улучшает структуру почвы, но и стимулирует рост и развитие растений. Прибавка урожая при их использовании колеблется от 10 до 50%.
В зависимости от препарата норма расхода ПАВ колеблется от 110 4 до 1% сухого вещества относительно к сухой массе почвы.
Улучшение гумусного состояния почв. В условиях интенсифика-пии сельскохозяйственного производства отчетливо проявляется тенденция к снижению гумусированности почв. Однако потеря гумуса не является неизбежной. Высокая культура земледелия может способствовать не только сохранению, но и повышению запасов гумуса и формированию новых видов окультуренных высокогумусированных почв. Для этого необходимы расчет баланса гумуса и разработка системы мероприятий, направленных на поддержание бездефицитного баланса в высокогумусированных почвах и положительного баланса в почвах, бедных гумусом.
Баланс гумуса складывается из величины поступления в почву органического вещества и расхода гумуса за определенный промежуток времени или на определенной площади. Поскольку формирование высоких урожаев требует значительных расходов биогенных элементов почвы (при урожае зерновых культур 50 ц/га расходуется не менее 10 ц/га гумуса), большое внимание следует уделять вопросам накопления в почве органического вещества. Основными статьями прихода органического вещества в агроценозах является его поступление в почву с корневыми выделениями, прижизненным опадом, послеуборочными остатками и органическими удобрениями.
Дефицит гумуса, обусловленный ежегодной минерализацией вещества, потерей гумуса с поверхностным стоком и его вымыванием из пахотного слоя, в настоящее время может быть компенсирован путем внесения значительных количеств различных видов органических удобрений.
В качестве таких удобрений могут быть использованы отходы животноводства и птицеводства, торф и торфокомпосты, сапропели, осадки сточных вод, твердые бытовые отходы и т.п.
Общая потребность России в органических удобрениях составляет более 800 млн т ежегодно, что соответствует внесению на каждый гектар не менее 6,2 т органических удобрений в год. Однако обеспеченность пахотных почв России ресурсами удобрений составляет лишь около 70% потребности в них для создания бездефицитного баланса гумуса.
Первое место по значимости для сельского хозяйства занимают органические удобрения на основе отходов животноводства (навоз).
Высокая эффективность навоза доказана многовековой историей применения, а данные многочисленных исследований свидетельствуют о его разностороннем положительном влиянии на почву и ее плодородие. Навоз представляет собой полное удобрение, содержащее все питательные вещества, необходимые растениям. При полном и рациональном использовании навоз возвращает почве большую часть элементов питания растений для их повторного и многократного использования. Кроме того, при внесении навоза улучшается структура почвы, увеличивается ее прогреваемость и водоудерживаюшая способность, а также усиливается микробиологическая активность почвы. Навоз в отличие от минеральных удобрений обладает длительным действием (от 6 до 18 лет на разных почвах).
Однако бесподстилочный (жидкий) навоз может привести к загрязнению окружающей среды, поэтому при использовании этого вида органических удобрений необходимо выполнять мероприятия, направленные на предотвращение негативных последствий: строго соблюдать научно обоснованные нормы его внесения, обеспечивать быструю заделку в почву, и т.д.
Укрупнение птицеводческих ферм и строительство современных птицефабрик в последние годы существенно повысило долю птичьего помета в общем объеме производства органических удобрений. По удобрительной ценности птичий помет превосходит все другие отходы животноводства.
Важным источником органического вещества для улучшения баланса гумуса является солома, кдторая при условии одновременного внесения азотных удобрений лишь немногим уступает навозу. Многочисленными исследованиями установлено, что органическое вещество соломы способствует созданию благоприятной для растений почвенной структуры, повышает водоудерживающую и поглотительную способность почвы, делает ее устойчивой к ветровой и водной эрозии, ослабляет разрушительное воздействие механической обработки почвы.
При использовании соломы как удобрения ее мелко заделывают в почву осенью, либо оставляют в поле на зиму и запахивают весной. Источником органического вещества также являются пожнивные и корневые остатки сельскохозяйственных культур, которые остаются на полях. Количество этих остатков определяется видом и урожаем культуры, высотой стерни и т.д. Однако величина новообразования гумуса в почве за счет пожнивно-корневых остатков составляет порядка 1 т/га.
Повышению плодородия почв также способствует посев растений, зеленая масса которых не скашивается, а запахивается в почву, обогащая ее органическим веществом. Этот прием улучшения гумусного состояния почвы, известный и широко применявшийся еще в антич-
571 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ном мире, называется зеленым удобрением почвы, или сидерацией. 150—200 ц зеленой массы пожнивной бобовой культуры, запаханные в почву поздней осенью, по своему удобрительному действию равноценны внесению 20 г навоза. Применение зеленого удобрения экономически пелесообразно, так как не требует значительных трудовых затрат, связанных с доставкой и внесением органического удобрения.
На зеленое удобрение возделывают преимущественно бобовые культуры (люпин, горох, вика и др.), способные связывать азот воздуха и обогащать им почву. Кроме того, мощная корневая система этих растений хорошо разрыхляет почву и переносит в пахотный слой питательные вещества из более глубоких горизонтов.
Наиболее широко используемым природным ресурсом органических удобрений является торф. Общие запасы торфа в России составляют около 15,5 млрд т, однако по территории страны они распределены неравномерно. Максимальные запасы торфа сосредоточены в северо-западных районах европейской части, на севере Урала и в центральных районах Западно-Сибирской равнины.
Торф в природе образуется в результате скопления не полностью разложившихся в болотных условиях остатков растений, в основном мха-сфагнума, и содержит в своем составе до 90% органического вещества. Его применяют для приготовления торфо-навозных и торфопометных компостов, в теплично-парковом хозяйстве, в производстве торфо-азотно-минеральных удобрений. На торфяной основе созданы комплексные гранулированные удобрения с длительным последствием (в течение 2—3 лет).
В качестве органического удобрения может быть использован сапропель. Сапропель, или озерный ил, состоит из частичек почвы и материнских пород, продуктов распада растений и животных и осадков минеральных солей. В России его запасы составляют 92 млрд т, причем естественный прирост сырой массы сапропеля достигает 3—8 мм в год, т.е. ресурсы этого ценного органического удобрения непрерывно пополняются. Сапропелевые отложения характеризуются высоким содержанием гумуса, азота и зольных элементов.
Сапропель — дешевое и доступное для сельского хозяйства органическое удобрение, применение которого целесообразно вблизи от мест его залегания. Наиболее рациональным является гидромехани-зированный способ добычи сапропеля в сочетании с его гидротранспортировкой до трубопроводам.
Источником пополнения органического вещества почвы может стать использование промышленных и городских отходов. В настоящее время эта задача решается по следующим направлениям: 1) использование в качестве органических удобрений осадков городских сточных вод; 2) использование в качестве удобрений промышленных
Часть If. /правление качеством окружающей природной среды 572 отходов, содержащих органические вещества (отходы пищевой, пел-люлозно-бумажной, деревообрабатывающей промышленности и др.); 3) использование сточных вод для удобрительных поливов и орошения. Ценными органическими удобрениями служат отходы гидролизного производства — гидролизный ил и гидролизный лигнин, содержащие до 80% органического вещества. Кроме того, лигнин и его компосты обладают высокой структурирующей способностью и могут быть использованы в качестве структурообразователей для почв с от-рипательными водно-воздушными характеристиками.
Важным резервом восстановления плодородия эродированных почв является нанесение на нйх слоя почвы с бульшим содержанием гумуса. Этот прием называется землеванием, или реплантацией.
В последнее время значительное количество сельскохозяйственных земель отчуждается под промышленное и жилищное строительство, добычу полезных ископаемых, прокладку дорог, трубопроводов, каналов, а также затопляется при строительстве водохранилищ. Объем почвенного слоя, снимаемого при производстве различных земельных работ, в целом по России исчисляется миллионами кубических метров и выступает значительным резервом для проведения землевания. Кроме того, во время сильной дефляции в Ставропольском крае и Ростовской области в 60—70-е гг. XX века у многих лесополос и внутри них накопились огромные (до 3—4 м) валы из верхнего гумусированного слоя почвы, сдутой во время сильных ветров с прилегающих полей.
В качестве реплантанта также могут быть использованы смытые верхние горизонты почвы, отложенные в виде наносов в прудах, балках и водохранилищах. При этом восстановление плодородия эродированных почв за счет этих наносов сопровождается восстановлением самих водохранилищ. Реплантация эродированных почв нашла применение в Молдавии, на Украине, в некоторых районах России.
Регулирование водного режима сельскохозяйственных угодий. В последние десятилетия XX века на нашей планете отмечена все более усиливающаяся аридизация суши. Под этим термином понимают сложный и разнообразный комплекс процессов и тенденций уменьшения степени увлажненности обширных территорий и вызванного этим сокращения биологической продуктивности экологических систем. Наблюдающаяся на протяжении ряда лет на обширных территориях Африки, Юго-Восточной и Южной Азии, ряда стран Южной Америки аридизация суши в различной степени ее проявления (от частых засух до полного опустынивания) крайне обостряет проблему обеспечения водой, продовольствием, кормами. Угодья, окаймляющие пустыни, не выдерживают нагрузки и сами превращаются в пустыни с глубоким изменением экосистем. Процесс опустынивания приоб-
573 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование рел огромный размах: ежегодно образуется около 60 тыс. км2 новых пустынь. В России отмечается аридизация юга и юго-востока европейской части страны, которая уже сказалась на стоке рек Каспийского и Черноморского бассейнов.
Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур большое значение имеет увлажнение земель. Так, для прорастания семян пшеницы требуется около 45%, а для свеклы — около 120% воды от массы семян. На получение 1 т сухой массы пшеницы в среднем расходуется примерно 500 т воды, а на 1 т риса — более 1000 т воды. Поэтому важное значение для плодородия почв имеет проведение мероприятий, направленных на увеличение поступления воды в почву: регулирование поверхностного стока, снегозадержание, орошение, а также меры по сохранению влаги в почве. Особое место в этих мероприятиях занимают различные виды орошения.
Оросительные системы мира сегодня обслуживают около 250 млн га. Всего орошается 15—20% обрабатываемых площадей, которые дают 30—40% мировой продукции земледелия.
Источниками водь; для орошения являются реки в естественном и зарегулированном состоянии, местный поверхностный сток, подземные воды. Для орошения могут быть использованы хозяйственнобытовые, промышленные, шахтные, дренажно-сбросные воды оросительных систем, а также морские воды. Пригодность воды для оро-шения.определяется различными факторами: общим содержанием солей в воде, химическим составом воды, водно-физическими свойствами почв, содержанием и составом солей в почве, дренированно-стью территории.
При неправильном орошении часто наступает вторичное засоление и заболачивание почв. Этому способствуют завышенные поливные нормы, фильтрация воды через стены оросительных каналов, отсутствие или неудовлетворительная работа коллекторно-дренажной сети, что в итоге вызывает повышение уровня минерализованных грунтовых вод.
В целях исключения отрицательного воздействия орошения на окружающую среду необходимо осуществлять комплекс мероприятий. Главным условием при этом является высокое качество проектных и строительных работ, а также высокий уровень земледелия и эксплуатации оросительных систем. Необходимо строго придерживаться планового водопользования, оперативно корректировать режим орошения сельскохозяйственных культур. Для понижения уровня грунтовых вод, приостановления процессов вторичного засоления и осолонцевания следует строить дренажные системы и осуществлять их правильную эксплуатацию.
К землям, имеющим неблагоприятный для сельскохозяйственных растений водный режим и нуждающимся в мелиорации, относятся избыточно увлажненные земли. Общая площадь таких земель на территории бывшего СССР составляет примерно 235 млн га, в том числе болот и заболоченных земель — 190 млн iа, минеральных постоянно или временно увлажненных земель (поймы рек, подтопляемые земли в зонах водохранилищ и озер) — 45 млн га. Значительные площади избыточно увлажненных земель находятся в зоне тундры и лесной зоне, причем на долю заболоченных и болотных почв в таежной и таежно-лесной зонах приходится 19—26% от всей площади зоны. Для, сельскохозяйственного использования пригодно примерно 135 млн га избыточно увлажненных земель, тогда как доля сельскохозяйственных угодий составляет 24% от площади всех болотных и полуболот -ных почв.
Осушение избыточно увлажненных земель в зависимости от типов водного питания и причин избыточного увлажнения осуществляют путем понижения уровня грунтовых вод, снижения их напорности, ускорением стока поверхностных вод и отвода воды из пахотного горизонта, ограждением осушаемой территории от притока со стороны поверхностных и грунтовых вод. Для этого используют различные виды дренажа (горизонтальный и вертикальный) и открытые каналы. Пахотные земли в настоящее время осушают преимущественно закрытым горизонтальным дренажем.
На любом объекте вследствие многообразия типов водного питания и причин избыточного увлажнения применяют не один, а обычно несколько методов и способов осушения в различных сочетаниях.
Осушением избыточно увлажненных земель регулируется водный режим корнеобитаемого слоя почвы, но земли остаются неплодородными и неокультуренными, то есть не подготовленными для получения на них высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому осушение следует рассматривать как начало работ по мелиорации болотных земель. После осушения в целях превращения этих земель в сельскохозяйственные угодья проводят комплекс культуртехнических мероприятий: подготовку или улучшение поверхности участка, создание и окультуривание пахотного слоя.
Применение комплекса агротехнических и мелиоративных приемов — внесение оптимальных доз удобрений, рыхление и увлажнение почв — дает возможность ежегодно получать высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур. Так, осушаемые земли многих областей Нечерноземной зоны России при доле в 30—40% от пахотных земель этой зоны обеспечивают валовой сбор урожая льна, многолетних трав, картофеля и корнеплодов, составляющий 50—70%.
При правильной эксплуатации и интенсивном исиолыовании осушаемых земель затраты на строительство осушительных систем окупаются ia 7—10 лет.
Однако при неправильном осушении наблюдается понижение уровня грунтовьгх вод до недопустимых пределов, что вызывает переосуш-ку земель, а также происходит ветровая эрозия, быстрая минерализация торфа, изменение количественного состава вод, растительного покрова и животного мира.
Проведение осушения избыточно увлажненных земель должно сочетаться с орошением, необходимым для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур, страдающих от недостатка влаги в корнеобитаемом слое почвы в летние периоды. Гарантированное водообеспечение осушаемых болот предохраняет торфяные почвы от возможных случаев пожара, возникновение которых вызывается способностью торфа самовозгораться в результате разложения органического вещества при благоприятном для этого температурном режиме и влажности торфа. Современная осушительно-увлажнительная система состоит из двух частей: осушительной (для удаления избыточных вод) и увлажнительной (для подачи дополнительной влаги растениям в засушливые периоды).
Химическая мелиорация почв. Задачей химической мелиорации является коренное улучшение химического состояния и структуры почв при помощи специальных веществ — химических мелиорантов.
Каждое сельскохозяйственное растение нормально развивается и дает хороший урожай при оптимальном для этого растения значении среды почвенного раствора (pH), причем большинство растений, предпочитают почвы с нейтральной или близкой к нейтральной реакцией среды.
При помощи химических мелиорантов можно регулировать реакцию почвенного раствора и создавать наиболее благоприятные условия для возделывания сельскохозяйственных культур.
Подавляющее большинство пахотных земель России относится к кислым почвам, которые без химической мелиорации являются малопродуктивными. Неблагоприятные свойства кислых почв могут быть устранены в том случае, если содержащиеся в почвенном поглощающем комплексе этих почв ионы водорода и алюминия будут замещены ионами кальция. Для этих целей используют известь СаСО3, вследствие чего данный метод мелиорации получил название известкования.
Известкование повышает pH почвенного раствора и значительно улучшает многие свойства почвы, в результате чего существенно повышается урожайность сельскохозяйственных культур.
Почвы, имеющие высокие значения pH почвенного раствора, в природе встречаются намного реже, чем кислые. Однако эти почвы
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды
576
распространены в более южных регионах России с максимально подходящими для выращивания большинства сельскохозяйственных культур климатическими условиями. Кроме гою. щелочная реакция крайне неблагоприятна для растений, которые практически не могут расти при значениях pH почвенного раствора более 8.
Для нейтрализации щелочности, обусловленной присутствием в почве карбонатов и гидрокарбонатов натрия (Na2CO? и NaHCO}), используют слабые растворы различных кислот, чаще — серной кислоты. Такой метод химической мелиорации носит название кислова-ния. Кроме кислоты, аналогичное действие оказывают гидролитически кислые соли, которые вследствие ре'акпии гидролиза образуют кислоты. В качестве подобного мелиоранта на щелочных почвах используют железный купорос.
Химическую мелиорацию целесообразно применять и для улучшения свойств солонповых почв. Солонповые почвы отличаются крайне неблагоприятными для растений свойствами, обусловленными присутствием в почвенном поглощающем комплексе (ППК) этих почв значительных количеств ионов натрия. Именно повышенное содержание в почве ионов натрия вызывает пропесс осолонцевания почв, в результате чего образуются солонцы, обладающие плохими водно* физическими свойствами. Эти почвы отличаются высокой вязкостью, липкостью, сильным набуханием во влажном состоянии и способностью к уплотнению при иссушении, а также слабой физиологической доступностью влаги.
Мелиорация солонцовых почв проводится методом гипсования, то есть внесением гипса CaSO4-2H2O. При этом происходит замещение двух ионов натрия, входящих в состав ППК, на один ион кальция гипса. В результате гипсования свойства солонцов значительно улучшаются, и эти почвы становятся пригодными для выращивания сельскохозяйственных растений.
Рекультивация земель. Быстрый рост и расширение масштабов горных разработок и других видов хозяйственной деятельности, сопровождающихся отчуждением земельных угодий, разрушением естественных ландшафтов и загрязнением окружающей среды, остро ставят вопрос о необходимости рекультивации — восстановления благоприятных природных свойств территории, где завершены горные работы.
Рекультивация ландшафта включает комплекс горно-технических, мелиоративных сельскохозяйственных или лесохозяйственных и инженерно-строительных работ. На первом — горнотехническом — этапе осуществляется восстановление первоначального рельефа и подготовка к последующей биологической рекультивации, предусматривающей работы по восстановлению почвенного покрова и ра_ стите льности.
577 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование
Методы рекультивации зависят от состава вскрышных пород, технологии ведения горных работ, природных условий местности. Как правило, земли, изъятые у сельского хозяйства, восстанавливаются под сельскохозяйственные угодья. В густонаселенных промышленных районах, где дефицит пахотных земель особенно ощутим, предпочтение также отдается сельскохозяйственному или рекреационному восстановлению рекультивируемых территорий.
Для возвращения нарушенных земель в сельское хозяйство необходим предварительный анализ химического состава пород вскрыши н их агрономическая оценка. Результаты анализа используют для того, чтобы избежать вынесения бесплодных и фитотоксичных пород в верхние слои рекультивируемых почвогрунтов, а захоронить их на глубине 1—3 м под породами с более благоприятными свойствами.
В настоящее время разработана классификация отвальных пород, которая с учетом их минералогического, механического и химического состава и некоторых физико-химических характеристик позволяет разделить породы на четыре категории по их пригодности для сельскохозяйственного освоения и наметить приемы для их улучшения.
Перед началом вскрышных работ проводят химический анализ и агрономическое обследование, выбирая вид будущего освоения этих земель. Слой плодородной почвы, не смешивая его с породами вскрыши, снимают с площади, подготавливаемой к разработке, обеспечивая продвижение фронта работ не более чем на один год. Если снятую почву нельзя сразу же нанести на заранее подготовленные рекультивируемые участки, ее складируют на заранее выбранных площадках, расположенных на ровных, возвышенных и сухих местах, укладывают там в бурты высотой 5—10 м и засевают одно- или многолетними травами во избежание эрозии и дефляции.
При оптимальной организации рекультивационных работ гумусный слой почвы не складируют, а сразу наносят на спланированную бульдозерами поверхность отработанного участка рудника или карьера. Свежие отвалы легче поддаются планировке, дают равномерную осадку и практически в течение одного года возвращаются в сельское хозяйство. После 3—6 месяцев интенсивной усадки проводится повторная планировка участка и начинается его биологическое освоение.
Биологическая рекультивация направлена на создание на рекультивируемом участке почвенного профиля и повышение его плодородия. В пределах искусственно насыпаемого или намываемого слоя должен быть сформирован корнеобитаемый горизонт, мощность которого зависит от назначения участка: для зерновых культур и многолетних трав он должен быть не менее 0,8 м, для плодовых культур — 1,5—2 м.
Корнеобитаемый слой рекомендуется формировать из почвенной массы и лессовидных карбонатных суглинков, причем мощность соб-19. Эколо| ня. Уч. (гос. для студ. ВУЗи
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 573 ственно гумусового слоя может колебаться от 0,3 до 0,8 м, что зависит прежде всего от наличия плодородных почв. Нижняя часть корнеобитаемого слоя формируется из грунтов с благоприятными воднофизическими свойствами.
В степных зонах с недостаточным увлажнением и плодородными черноземными почвами возможно и пелесообразно создание на восстанавливаемых территориях почвенного профиля повышенного плодородия. Для этого рекомендуется досыпку котлованов рудников и выработок производить в три слоя: слой красно-бурых глин толщиной 2—3 м, затем слой песка 0,5—0,6 м, на который слоем 0,5—1,0 м наносится чернозем. Такой вариант рекультивации создает оптимальные условия орошения и обеспечивает высокое плодородие рекультивируемых участков.
Если грунт отвалов имеет агрономически неблагоприятные свойства, перед нанесением на спланированную поверхность плодородного слоя проводят коренную химическую мелиорапию подготовленного участка. При такой постановке работ карьер из года в год перемещается над рудным телом, оставляя после себя не бросовые земли, а полностью восстановленные сельскохозяйственные угодья.
Гораздо меньших затрат требует лесная рекультивация. Она может осуществляться на токсичных грунтах и в неблагоприятных условиях рельефа и потому имеет гораздо большее распространение. Лесная рекультивация имеет почво- и водоохранную, а также рекреационную направленность. На местах старых карьеров проводится водная рекультивация, т.е. создаются водоемы для образования запасов промышленной или питьевой воды и организации зон отдыха. В нашей стране считается оптимальным соотношение площадей, восстанавливаемых под лес и пашню, равное 3:2.
Четко разграничить методы и цели отдельных видов рекультивации невозможно, обычно они сочетаются на одной и той же территории. Так, откосы отвалов обычно отводят под облесение, на распланированной поверхности внутренних отвалов после формирования почвенного слоя восстанавливаются пахотные земли, а карьеры и выемки заполняются водой.
При правильно выбранной технологии практически полное возвращение многих нарушенных земель в хозяйственную деятельность осуществляется за 4—5 лет. В настоящее время площадь рекультивированных земель в России составляет около трети общей площади нарушенных, причем масштабы рекультивации быстро растут. Если в 1971 — 1975 гг. было восстановлено 180 тыс. га нарушенных земель, то в период 19S6—1990 гг. их было рекультивировано уже 600 тыс. га.
§ 5. Защита окружающей среды при химизации сельского хозяйства
Под химизацией сельского хозяйства понимают научно обосно-ванную систему мероприятий по увеличению или восполнению естественного плодородия земель путем применения химических удобрений, повышению продуктивности животноводства с помощью химических добавок к кормам, а также по борьбе с вредителями и болезнями с помощью пестицидов.
Необходимость применения химических средств борьбы с болезнями, вредителями растений и сорняками определяется значительным ущербом, причиняемым ими сельскому хозяйству. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организапии ООН (ФАО), потенциальные потери урожая от вредителей составляют 13,8%, от болезней — 11,6%С от сорняков — 9,5%.
В настоящее время в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями и вредителями растений используют целый комплекс мероприятий: агротехнические приемы, выведение устойчивых к вредителям и болезням сортов (в том числе генетически модифицированных), использование биологических, химических и других методов, прямо или опосредованно влияющих на вредителей культурных растений. Однако при современном состоянии сельскохозяйственного производства наиболее эффективен химический метод, основанный на применении пестицидов, обеспечивающих надежную защиту урожая и высокую экономичность.
Побочными негативными последствиями химической мелиорации являются загрязнение окружающей среды и причинение вреда здоровью человека, лесной растительности, дикому животному миру, рыбным запасам. Обладая биологической активностью, пестициды вызывают гибель не только вредных, но и полезных организмов. Поэтому в настоящее время уделяется большое внимание созданию препаратов избирательного действия, направленных только против вредных организмов. Действие этих препаратов основывается на биохимических различиях организмов. Однако в настоящее время основным мероприятием, предупреждающим вредное воздействие пестицидов на объекты окружающей среды, является строгий контроль за их использованием и накоплением в различных объектах, а также соблюдение требований по технике безопасности при производстве, хранении, транспортировке и применении пестицидов.
Основным требованием, предъявляемым к химическим препаратам, является их малая токсичность для теплокровных животных и человека. Каждый новый препарат, предлагаемый для борьбы с вреди-
Часть IL Управление качеством окружающей природной среды 580 гелями и болезнями растений, предварительно всесторонне изучается в опытах на лабораторных животных, и на основании полученных результатов органы здравоохранения принимают решение о возможности применения данного ядохимиката Специально уполномоченные государственные органы регулируют использование химических веществ в сельском хозяйстве, ведут учет и регистрацию химических препаратов, выдают разрешения на их применение, которое в обязательном порядке нормируется.
Список химических препаратов, разрешенных для применения в сельском хозяйстве, периодически пересматривается и утверждается. Одновременно даются обязательные рекомендации по применению новых препаратов, устанавливаются нормы расхода препарата, сроки , его применения, интервалы между последней обработкой и сбором урожая, содержание препарата в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе, остаточные количества химических веществ в продуктах питания растительного и животного происхождения.
Ассортимент применяемых пестицидов постоянно совершенствуется, запрещается применение токсичных химикатов, не подвергающихся дальнейшему распаду в почве и активно воздействующих на организм человека и окружающую среду, стойкие высокотоксичные препараты заменяются менее стойкими, сравнительно быстро разлагающимися под влиянием света, микроорганизмов почвы и других факторов и образующими при этом нетоксичные продукты.
Так, в последние годы значительно сократилось применение хлор-органических инсектицидов, способных накапливаться в организме животных и концентрироваться в пищевых цепях. Во многих странах прак-тически полностью прекращено использование ДДТ и ряда других хло-рорганических пестицидов.
В настоящее время интенсивно ведутся работы по созданию пестицидов, удовлетворяющих высоким требованиям к современным препаратам. Работы по изысканию эффективных пестицидов проводятся по следующим основным направлениям: 1) изучение пестицидных свойств веществ биологического происхождения; 2) сплошной скрининг (испытание) новых синтезированных соединений; 3) моделирование природных соединений; 4) аналоговый синтез с учетом пестицидных свойств уже известных активных веществ; 5) изучение метаболизма и механизма действия органических соединений различных классов; 6) изучение действия органических соединений различных классов на ферментные системы вредных и полезных организмов и выбор веществ с определенной избирательностью действия.
Применение ядохимикатов, условия безопасности и гигиены труда при работе с ними определяются санитарными правилами по хранению, транспортировке и применению пестицидов в сельском хо-
581 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование листве. Согласно этим правилам, руководители сельскохозяйственных организаций для подобных работ обязаны выделить практически дюровых работников, своевременно проводить их медицинский осмотр. К работе с пестицидами нс допускаются подростки и люди пожилого возраста, а также беременные и кормящие грудью женщины. Работники должны быть обеспечены индивидуальными средствами защиты, спецодеждой, для них должны быть созданы условия для соблюдения личной гигиены и безопасности, а администрация обязана организовать хранение, стирку и обезвреживание загрязненной одежды и средств индивидуальной защиты.
Действующими правилами установлен порядок учета и хранения ядохимикатов. Хранение больших партий пестицидов осуществляется только на специальных складах, имеющих разрешение органов санитарного надзора. Работы по применению пестицидов должны быть механизированы и выполняться только при помогли специальной аппаратуры. Применяемая техника, машины и аппараты должны быть исправны и использоваться только по назначению. По окончании работ машины и другие транспортные средства должны быть тщательно вымыты, вычищены и обезврежены.
Для профилактики возможного вредного влияния пестицидов при их массовом применении большое значение имеет чередование использования препаратов с различным механизмом действия. Это позволяет не только избегать накопления пестицидов в окружающей среде, но и предотвращать возможность появления устойчивых к данным пестицидам вредных организмов.
О начале работ с ядохимикатами предварительно оповещаются жители близлежащих населенных пунктов и соответствующие службы; на границах обрабатываемых участков выставляются единые знаки безопасности для работ с пестицидами, запрещающие проведение полевых работ и нахождение скота и птицы на таких участках до истечения установленных карантинных сроков. При обработке пестицидами должны также предусматриваться меры по охране атмосферного воздуха, источников водоснабжения и почвы. Запрещается авиахи-Мическая обработка участков, расположенных ближе 1 км от населенных пунктов. В целях охраны водных объектов обработка полей, лесов, парков допускается только при наличии 300-метровой санитарно-защитной зоны между обрабатываемым объектом и водоемами санитарно-бытового пользования, при большом уклоне местности в сторону водоема защитная зона увеличивается до 500 м. Для рыбохозяйственных водоемов защитная зона устанавливается шириной не Менее 500 м, а в определенных случаях — 2 км.
При несоблюдении норм внесения агрохимикатов в почву или на обработку растений эти ядохимикаты могут попасть в продукты пита-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 582 ния. Источником загрязнения последних, служат ге химические вещества, которые не подвергаются распаду в течение одного производственного цикла. За содержанием остаточных количеств пестицидов в продуктах питания ведется постоянный государственный контроль, который осуществляется специальными лабораториями агрохимической службы. На произведенную продукцию должен быть получен сертификат качества, устанавливающий ее экологическую характеристику и безвредность для здоровья. Сельскохозяйственная продукция на овощебазах и овощехранилищах проверяется на содержание остаточных количеств вредных веществ. Надзор за получением сертификатов качества осуществляют органы санитарно-эпидемиологической службы.
Кроме химических средств защиты растений в последнее время во многих развитых странах значительно расширилось применение биологических средств борьбы с вредителями и болезнями растений: биологических, биофизических, генетических и других.
Один из биологических методов борьбы с вредителями и болезнями растений основан на использовании бактериальных препаратов, вызывающих массовые заболевания и гибель вредных организмов. Внесенные бактерии становятся сочленами биоценоза и в течение нескольких лет или месяцев ограничивают численность вредного вида, при этом не причиняется ущерб остальным живым организмам и не загрязняется окружающая среда. Наиболее широко используются три-хограмма, псевдофикус, мушка фитомиза, энтобакгерин, дендроба-, циллин. Кроме бактериальных применяются также вирусные препараты.
Биологический метод зашиты может дополнять химический, что особенно важно, поскольку примерно 300 видов насекомых в настоящее время уже выработали устойчивость к инсектицидам. Сейчас известно свыше 400 вирусов, насекомых и клещей, которые способны вызывать массовые эпидемии среди чрезмерно разросшихся популяций насекомых.
В последнее время ведутся работы по созданию аттрактантов, с помощью которых вредных насекомых привлекают на ограниченную площадь и уничтожают, а также разрабатываются методы биологического контроля, включающие стерилизацию вредителей или задержку развития молоди некоторых насекомых. Весьма перспективным представляется также выведение сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к вредителям и болезням. Так, при помощи биотехнологии, путем замены в молекуле ДНК одного или нескольких генов были выведены трансгенные растения — кукуруза, соя, картофель, хлопок, томат и другие, которые отличаются устойчивостью к определенным сельскохозяйственным вредителям и болезням. Одна-
ко доля трансгенных продуктов по сравнению с традиционными пока ничтожно мала.
Кроме пестицидов, к агрохимикатам, способным оказывать негативное воздействие на окружающую среду, относятся минеральные удобрения. Однако данное явление наблюдается только при несоблюдении научно обоснованных принципов и приемов работы с удобрениями, то есть при нарушении правил их производства, транспортировки, хранения и применения. В профилактике загрязнения окружающей среды большое значение имеют рациональные технологии применения удобрений — правильный выбор дозы, сроки и способы внесения, способы регулирования процессов нитрификации, использование высококонцентрированных удобрений с малым количеством балластных веществ, гранулирование и капсулирование удобрений. Поскольку значительная часть потерь активных элементов удобрений связана с эрозионными процессами, то борьба с эрозией почв является также эффективным методом охраны окружающей среды от загрязнения.
Вопросы для самоконтроля
1.	Что такое «экологическийвзрыв»?
2.	Что такое агроэкология? Агроэкосистема? Отличие агроэкосистем от природных экосистем?
3.	Что такое педосфера?
4.	Виды деградации почв. Дать краткую характеристику.
5.	Что такое почвенное плодородие и чем оно обеспечивается?
6.	Дать определение гумуса. Его свойства и роль в обеспечении почвенного плодородия.
7.	Что такое пестипиды и для чего они применяются?
8.	Какие основные требования предъявляются к пестицидам? Техника безопасности при их применении.
9.	Что представляет собой биологический метод борьбы с вредителями и болезнями растений?
10.	Что такое аридизация суши? Каковы ее последствия?
И. Что такое мелиорация? Какие виды мелиорации вы знаете?
12. Виды загрязнений почв.
13. Что такое рекультивация и в каких случаях она применяется?
Глава 23. Предупреждение и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций
Решение проблемы защиты населения и окружающей природной среды от чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, уменьшение их социально-экономических и экологических последствий есть важнейшая задача современности, без которой невозможно устойчивое развитие страны.
§1. Пути минимизации риска возникновения ЧС
Актуальные вопросы обеспечения безопасности территорий и поселений, их защиты от воздействия ЧС различного происхождения рассмотрены в Федеральном законе от 21.12.94 № 68-ФЗ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».
Ст. 18 Закона провозгласила права граждан РФ в области защиты населения и территорий от ЧС. Граждане РФ имеют право:
на защиту жизни, здоровья и личного имущества в случае возникновения ЧС;
использовать средства коллективной и индивидуальной защиты и другое имущество органов исполнительной власти субъектов РФ, органов местного самоуправления и организаций, предназначенное для защиты населения от ЧС;
быть информированными о риске, которому они могут подвергнуться в определенных местах пребывания на территории страны, и о мерах необходимой безопасности;
на возмещение ущерба, причиненного их здоровью и имуществу вследствие ЧС;
на медицинское обслуживание, компенсации .и льготы за проживание и работу в зонах ЧС;
на.бесплатное государственное социальное страхование, получение компенсаций и льгот за ущерб, причиненный их здоровью при выполнении обязанностей в ходе ликвидации последствий ЧС;
на пенсионное обеспечение в случае потери трудоспособности в связи с увечьем или заболеванием,,а также на пенсионное обеспечение по случаю потери кормильца, погибшего или умершего от увечья или заболевания, полученного при выполнении обязанностей по защите населения и территорий от ЧС.
Указанный закон дал также определение ряда основных понятий. В частности, предупреждение чрезвычайных ситуаций — это комплекс мероприятий, проводимых заблаговременно и направленных на максимально возможное уменьшение риска возникновения ЧС, а также на сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба ОПС и материальных потерь в случае их возникновения. Понятие ликвидация чрезвычайных ситуаций включает аварийно-спасательные и другие неотложные работы, которые проводят при возникновении ЧС с целью спасения жизни и здоровья людей, снижения размеров ущерба ОПС и материальных потерь, а также локализации зон ЧС и прекращения действия характерных для них опасных факторов. Под зоной чрезвычайной ситуации понимают территорию, на которой сложилась чрезвычайная ситуация.
Закон преследует достижение следующих целей:
1)	предупреждение возникновения и развития ЧС;
2)	снижение размеров ущерба и потерь от ЧС;
3)	ликвидация последствий ЧС.
При этом признается, что наиболее эффективные мероприятия по борьбе с ЧС те, которые направлены на их предотвращение или максимально возможное снижение уровня проявления ЧС, т.е. это профилактические меры.
Имеются два основных пути минимизации как вероятности возникновения, так и последствий ЧС на любом объекте или территории.
Первое направление состоит в разработке и последующем осуществлении таких организационных и технических мероприятий, которые уменьшают вероятность проявления опасного поражающего потенциала современных технических систем. Последние должны быть оснащены защитными устройствами — средствами взрыво- и пожа-розаптиты оборудования и техники, электро- и молниезащиты, локализации и тушения пожаров и т.д.
Подготовка объекта, обслуживающего персонала, служб гражданской обороны, военнослужащих, мирного населения к действиям непосредственно в условиях ЧС — суть второго направления. В его основе лежит формирование планов действий в ЧС, однако для их создания нужны детальные разработки сценариев возможных аварий и катастроф на конкретных объектах. Для этого необходимо располагать статистическими и экспертными данными о физических, химических и иных явлениях, лежащих в основе возможной аварии, прогнозировать размеры возможных потерь. Очевидной также является необходимость постоянной оценки обстановки до возникновения ЧС, при непосредственной ее угрозе и, наконец, при возникновении ЧС. Без всего этого невозможна эффективная защита от отрицательных воздействий ЧС, а также организация ликвидации их последствий.
Согласно постановлению Правительства РФ от 29.04.95 г. № 444 (с изменениями от 24.06.96), утвержден Порядок подготовки ежегодного государственного доклада о состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Такой доклад, являющийся официальным правительственным документом, подготавливается в целях обеспечения федеральных органов власти и органов исполнительной власти субъектов Федерации соответствующей систематизированной аналитической информацией, а также определения путей защиты населения и территорий от ЧС и разработки мер, направленных на предупреждение, снижение масштабов последствий и ликвидацию ЧС.
§2. Единая государственная система предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (РСЧС)
Данная система была образована постановлением Правительства РФ от 05.11.95.
Главная цель РСЧС — объединение усилий центральных и регио-нальных органов власти, а также организаций и учреждений для предупреждения и ликвидации ЧС.
В основе функционирования РСЧС лежат следующие постулаты 1) риск возникновения ЧС исключить невозможно; 2) следует соблюдать принцип превентивной (опережающей) безопасности, который предусматривает снижение вероятности возникновения ЧС; 3) следует отдавать приоритет профилактической работе; 4) следует осуществлять комплексный подход при формировании системы, то есть учитывать все виды ЧС, все стадии их развития и разнообразия последствий; 5) следует строить систему на правовой основе с четким разграничением прав и обязанностей участников.
Основными задачами РСЧС являются:
разработка проектов законов и других важных документов, регулирующих вопросы защиты населения и территорий от ЧС, и их последующая реализация;
обеспечение постоянной готовности органов управления, а также сил и средств, предназначенных для предупреждения и ликвидации ЧС;
сбор и обработка поступающей оперативной информации и выдача рекомендаций в области защиты населения и территорий от ЧС;
постоянная подготовка населения к действиям в условиях ЧС; прогнозирование и оценка последствий ЧС;
создание финансовых и материальных резервов для ликвидации ЧС;
осуществление государственной экспертизы, надзора и контроля в сфере защиты населения и территорий от ЧС;
ликвидация последствий ЧС;
осуществление мероприятий по социальной защите населения, пострадавшего от ЧС, проведение гуманитарных акций;
содействие в реализации прав и обязанностей граждан в области защиты от ЧС;
международное сотрудничество по вопросам защиты населения и территорий от ЧС.
Структура РСЧС. Указанная система объединяет органы государственного управления РФ всех уровней, различные организации и учреждения, в обязанности которых входят функции, связанные с обеспечением безопасности и защиты населения, предупреждением, реагированием и действиями в условиях ЧС.
Единая система предупреждения и ликвидации последствий ЧС на федеральном уровне объединяет силы постоянной готовности следующих министерств и ведомств: МЧС, Минприроды, МВД, МСХ, МПС, Минздрава, Минтопэнерго, Минтранса, Росгидромета, Рос-лесхоза России и ряда других. Ее основой, управляющим и организующим центром является Министерство по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (сокращенно МЧС России). При этом здесь главным руководящим органом является комиссия по ЧС (КЧС) по защите населения и территорий. В качестве рабочих органов территориальных КЧС выступают штабы по делам ГО и ЧС и ликвидации последствий стихийных бедствий.
Данная система состоит из территориальных и функциональных подсистем.
Территориальные подсистемы создаются в субъектах РФ (республиках, краях, областях) для предупреждения и ликвидации ЧС в пределах соответствующей территории. Вопросы экологической безопасности курирует Минприроды России; наблюдение и контроль за стихийными бедствиями возложены на Росгидромет; контроль обстановки на потенциально опасных объектах — на Госатомнадзор и Госгортехнадзор России; экстренная медицинская помощь — на Минздрав; противопожарная безопасность — на МВД России.
Функциональные подсистемы РСЧС организуются для проведения аналогичных работ в наиболее опасных с точки зрения возможных ЧС отраслях экономики (теплоэнергетики, химической и т.д.). Задача указанных подсистем состоит в наблюдении и контроле за состоянием ОПС и обстановкой на потенциально опасных объектах, ликвидации ЧС, защите персонала и населения территорий.
Уровни РСЧС. К таковым относятся федеральный, региональный, территориальный, местный и объектовый уровни, т.е. они фактически соответствуют ныне принятой классификации ЧС.
Каждый уровень РСЧС имеет: 1) координирующие органы; 2) постоянно действующие органы управления, специально уполномоченные для решения задач по защите населения и территорий от ЧС; 3) органы повседневного управления; 4) силы и средства, финансовые и материальные резервы; 5) системы связи и оповещения.
Координирующими органами РСЧС являются:
на федеральном уровне — Межведомственная комиссия по предупреждению и ликвидации ЧС и ведомственные комиссии по чрезвычайным ситуапиям (КЧС) в федеральных органах исполнительной власти;
на региональном уровне, охватывающем территории нескольких субъектов РФ, — региональные центры по делам ГО, ЧС и ликвидации последствий стихийных бедствий МЧС России;
на территориальном уровне, включающем территорию субъекта РФ, — комиссии по ЧС органов исполнительной власти соответствующих субъектов РФ,
на местном уровне — комиссии по ЧС органов местного самоуправления, действующих на территории района, города (района в городе);
на объектовом уровне, охватывающем территорию организации или объекта, — объектовые комиссии по ЧС.
Органами повседневного управления РСЧС являются;
пункты управления (центры управления в кризисных ситуациях), оперативно-дежурные службы органов управления ГОЧС всех уровней;
дежурно-диспетчерские службы и специализированные подразделения федеральных органов исполнительной власти и организаций.
Режимы функционирования РСЧС. Они вводятся в зависимости от обстановки и масштаба прогнозируемой или возникшей ЧС.
Режим повседневной деятельности устъпъытеается. при нормальной производственно-промышленной, радиационной, химической, биологической (бактериологической), сейсмической и гидрометеорологической обстановке, при отсутствии эпидемий, эпизоотий, эпи-фитотий.
Режим повышенной готовности вводится при ухудшении указанной обстановки, получении прогноза о возможности возникновения ЧС.
Режим чрезвычайной ситуации устанавливается при возникновении и во время ликвидации ЧС. В случае введения этого режима осуществляются следующие мероприятия: 1) организация защиты населения; 2) выдвижение оператйвных групп в район ЧС; 3) опре-
589 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование деление Гранин юны ЧС; 4) организация работ по ликвидации последствий ЧС; 5) организация работ по обеспечению устойчивого функционирования отраслей экономики и объектов жизнеобеспечения населения; 6) непрерывный контроль за состоянием природной среды в районе ЧС, обстановкой на аварийных объектах и прилегающей к ним территории.
Решение о введении соответствующих режимов в зависимости от масштабов ЧС принимает Правительство РФ, МЧС или соответствующие комиссии по ЧС.
§ 3.	Повышение устойчивости объектов экономики
Факторы, влияющие на устойчивость объекта. Вполне очевидно, что устойчивость экономики любого государства к различным проявлениям ЧС определяется устойчивостью составляющих ее объектов. Под устойчивостью объекта понимают его способность производить установленные виды продукции (вещественной, энергетической, информационной) в надлежащих объемах и номенклатуре в условиях ЧС, а также приспособленность этого объекта к восстановлению в случае повреждения. Для объектов, не связанных с производством материальных ценностей (например, радиолокационной станции), устойчивость определяется их способностью выполнять свои функции в условиях ЧС.
Устойчивость объектов и технических систем достигается главным образом организационно-техническими мероприятиями, которым всегда предшествует исследование устойчивости конкретного объекта, причем задолго до ввода его в эксплуатацию. На стадии проектирования это в той или иной степени делает проектная организация. Такое же исследование устойчивости объекта проводится соответствующими службами на стадии технических, экономических, экологических и иных видов экспертиз.
На устойчивость объекта оказывает большое влияние район его расположения. Именно он определяет уровень и вероятность воздействия опасных факторов природного происхождения (вулканы, сейсмическое воздействие, сели, оползни и т.д.). Значимыми являются метеорологические условия района (количество осадков, направление господствующих ветров, максимальная и минимальная температуры самого жаркого и самого холодного месяца), рельеф местности, характер грунта, глубина залегания грунтовых вод, их химический состав и т.д. 
В том случае, когда речь идет об устойчивости функционирующего объекта, ее исследование проводится в два этапа.
На нервом этапе анализируют устойчивость и уязвимость отдельных элементов объекта в условиях ЧС, а также оценивают вероятность выхода из строя или разрушения указанных элементов или всего объекта в целом. В частности, анализу подвергают: надежность установок и технологических комплексов; последствия имевших место в прошлом аварий отдельных систем производства; наиболее вероятные направления распространения ударной волны по территории объекта при взрывах сосудов, коммуникаций, ядерных зарядов и т.п.; распространение огня в случае возникновения пожаров различных видов; характер рассеивания веществ (прежде всего СДЯВ), высвобождающихся при ЧС; возможность вторичного образования токсичных, пожаро- и взрывоопасных смесей и т.п.
Второй этап включает разработку мероприятий по повышению устойчивости и подготовке объекта к восстановлению после ЧС. Указанные мероприятия составляют основу плана-графика повышения устойчивости объекта. В плане указывают объем и стоимость планируемых работ, перечень основных материалов и их количество, машины и механизмы, рабочую силу, ответственных исполнителей, сроки выполнения, источники финансирования. Естественно, что все намеченные мероприятия должны быть выполнены своевременно и ка- • чественно.	(
Реконструкция или расширение объекта также требует нового анализа его устойчивости. Поэтому исследование устойчивости — это не одноразовое действие, а систематически проводимый пропесс во время функционирования объекта, требующий постоянного внимания со стороны руководства, технического персонала, служб ГО и т.п.
Кроме этих рассмотренных факторов, на устойчивость объекта влияют характер застройки территории (структура, тип, плотность), окружающие объект смежные производства, транспортные магистра- 5 ли, а также естественные условия прилегающей местности (например, лесные массивы могут быть источниками пожаров, а водные > объекты альтернативными транспортными коммуникациями и т.п.).
При оценке внутренней планировки территории объекта определяют влияние плотности и типа застройки на возможность возникновения и распространения пожаров, образования завалов входов в убежища и проходов между зданиями. Необходимо обращать внимание на те участки, где могут возникнуть вторичные факторы поражения. Ими являются: емкости с легко воспламеняющимися жидкостями : (ЛВЖ) и СДЯВ, склады ВВ и взрывоопасные технологические уста- * новки; технологические коммуникации, разрушение которых может вызвать пожары, взрывы й опасную загазованность и др. При этом > следует четко оценить возможные последствия от следующих процес- j сов: утечки тяжелых и легких газов или токсичных дымов; рассеива- J
ние продуктов сгорания во внутренних помещениях; пожаров цистерн, кололпев, фонтанов; нагрева и испарения жидкостей в бассейнах и емкостях; воздействия на человека продуктов горения и иных химических веществ; взрывы паров ЛВЖ; образование ударной волны в результате взрывов паров ЛВЖ, сосудов, находящихся под давлением, взрывов в закрытых и открытых помещениях; распространения пламени в зданиях и сооружениях объекта и т.п.
Большое значение имеет исследование устойчивости систем управления производством на объекте. Для этого изучают расстановку сил и состояние пунктов управления и надежность узлов связи; определяют источники пополнения рабочей силы, анализируют возможности взаимозаменяемости руководящего состава объекта и т.д.
Декларация безопасности объекта. В целях осуществления надлежащего контроля за соблюдением мер безопасности, оценки достаточности и эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС на промышленных объектах Правительство РФ своим постановлением от 1.06.95 № 675 ввело для предприятий, учреждений, организаций и других юридических лиц всех форм собственности, имеющих в своем составе производства повышенной опасности, обязательную разработку декларации промышленной безопасности В дальнейшем совместным приказом МЧС России и Госгортехнадзора России от 4.04.96 № 222/59 введен в действие «Порядок разработки декларации безопасности промышленного объекга Российской Федерации».
Декларация безопасности промышленного объекта является документом, в котором отражены характер и масштабы опасности на объекте, а также выработанные мероприятия по обеспечению промышленной безопасности и готовности к действиям в условиях техногенных ЧС. Декларация разрабатывается как для действующих, так и для проектируемых предприятий-.
Указанный документ включает следующие разделы: 1) общую информацию об объекте; 2) анализ уровня опасности промышленного объекга; 3) обеспечение готовности промышленного объекта к локализации и ликвидации ЧС в случае ее возникновения; 4) информирование общественности; 5) приложения, включающие ситуационный план объекта и информационный лист.
Деятельность комиссии по ЧС объекта. В режиме повседневной деятельности проводится планомерное осуществление мер по предупреждению ЧС и повышению готовности органов управления, сил и средств к ликвидации возможных аварий, катастроф, стихийных и экологических бедствий.
При наступлении режима повышенной готовности КЧС оценивает возникновение угрозы, разрабатывает вероятные сценарии разви-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 592 тия обстановки, принимает надлежащие меры к усилению служб контроля и наблюдения *а приведением в готовность сил и средств и уточняет, планы их действий.
В режиме чрезвычайной ситуации деятельность КЧС *аключается прежде всего в непосредственном руководстве ликвидацией ЧС и защите персонала от возникающих (или ожидаемых) опасностей.
С момента получения информации об угрозе возникновения ЧС комиссия по ЧС должна: обеспечить выполнение всего комплекса мероприятий по защите персонала и населения в сжатые сроки; принять необходимые решения заблаговременно в соответствии со складывающейся обстановкой; выбрать основные мероприятия и осуществить их в последовательности, определяемой складывающейся обстановкой.
В случае возникновения ЧС распоряжением руководителя объекта (он является председателем КЧС) вводится чрезвычайный режим функционирования объектового звена РСЧС и организуется выполнение Надлежащих мероприятий согласно Плану действий ио предупреждению и ликвидации ЧС, по защите персонала и территории объекта, по предотвращению развития и ликвидации ЧС.
Указанный план включает два этапа.
На первом этапе принимаются экстренные меры по защите персонала, предотвращению развития ЧС и осуществлению аварийно-спасательных работ (АСР).
В качестве экстренных необходимо провести следующие мероприятия: 1) оповещение об опасности и информирование о правилах поведения в условиях ЧС; 2) проведение медицинской профилактики и оснащение персонала надлежащими средствами защиты; 3) эвакуация работников с тех участков, где существует реальная опасность поражения людей; 4) оказание пострадавшим первой медицинской помощи.
В целях уточнения плана действий проводятся разведка и оценка складывающейся оперативной обстановки.
Второй этап включает решение задач по первоочередному жизнеобеспечению населения, которое пострадало в результате происшедшей ЧС. К ним относятся работы по восстановлению энергосистем и коммунальных сетей, линий связи и т.п. Проводится санитарная обработка людей, дезактивация, дегазация, дезинфекция одежды, обуви, транспорта, техники, дорог, сооружений, территории объекта. Особое внимание следует обратить на создание надлежащих условий для жизнеобеспечения людей, пострадавших в результате ЧС, и поддержание здоровья и работоспособности людей при нахождении их в зонах ЧС и при эвакуации.
Весьма важным мероприятием является постоянное информирование вышестоящей комиссии по ЧС и органов управления ГО и ЧС не только о возникшей чрезвычайной ситуации на объекте, но и о ходе ее ликвидации и окончательных результатах.
§ 4.	Оценка обстановки в условиях ЧС и организация оповещения
Общий порядок действий. Учитывая многообразие видов ЧС, каждая из них имеет свои характерные особенности. Это, естественно, определяет вполне конкретный перечень мероприятий, который необходимо выполнить в целях обеспечения безопасности населения. Определен общий порядок действий, предпринимаемых для защиты людей в случае возникновения ЧС. Он включает мероприятия, проводимые как заблаговременно, так и непосредственно при возникновении ЧС.
Предварительно, до возникновения ЧС, проводятся:
прогнозирование ЧС, возможных на данной территории, а также опенка масштабов их проявления;
мероприятия, направленные на снижение потерь от возникновения ЧС;
планирование действий, которые будут осуществляться при возникновении ЧС;
подготовка сид и средств для реагирования на ЧС;
создание материальных резервов, которые могут потребоваться в ЧС;
обучение населения, а также личного состава ВС правилам поведения в ЧС.
При непосредственной угрозе или возникновении ЧС осуществляются следующие мероприятия:
срочное оповещение органов управления ГО ЧС, аварийно-спасательных формирований и населения о приближении или возникновении ЧС, информирование населения о мерах защиты;
уточнение сложившейся обстановки с целью корректировки существующего плана действий;
перевод органов управления на адекватный сложившейся обстановке режим работы;
приведение в состояние готовности имеющихся сил и их последующее выдвижение в район ЧС;
проведение комплекса работ по ликвидации ЧС и их последствий.
Единая система оповещения о ЧС мирного и военного времени. Общеизвестно, что в чрезвычайных ситуациях время есть важнейший фактор, часто определяющий судьбу людей. С другой стороны, нельзя оставлять людей в неведении, они должны знать обстановку и для этого следует найти время. Только тогда можно рассчитывать на осознанные действия людей, эффективно бороться с паникой и другими негативными явлениями. Именно поэтому в 1988 г. был пересмотрен и изменен порядок оповещения.
Для оперативного оповещения при серьезной опасности используются сирены Их звучание (прерывистые гудки) ныне означает новый сигнал «Внимание всем» вместо прежнего «Воздушная тревога». Услышав вой сирены, следует использовать любой источник средств информации (телевизор, радиоприемник и т.д.) и ждать экстренного сообщения местных органов власти или штаба по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям (ГОЧС).
На каждый вероятный случай ЧС местные власти совместно с органами управления по делам ГОЧС заготавливают варианты текстовых сообщений, приближенные к конкретным специфическим условиям. Посйс уточнения оперативной обстановки составляется текст, уже отвечающий реальным условиям и предназначенный для оглашения.
Пример текста. «Внимание! Говорит штаб по делам ГОЧС города. Граждане! Произошла авария на водопроводных очистных сооружениях с выбросом хлора — сильнодействующего ядовитого вещества. Облако зараженного воздуха распространяется в восточном направлении. В зону химического заражения попадают следующие районы (перечисляются). Населению, проживающему на улицах (перечисляются), из помещений не выходить. Закрыть окна и двери, произвести герметизацию квартир. В подвалах, нижних этажах не укрываться, так как хлор тяжелее воздуха, стелется по земле и заполняет все низинные места, в том числе и подвалы. Населению, проживающему на улицах (перечисляются), немедленно покинуть жилые дома, учреждения, предприятия и выходить к собору — наиболее высокой точке города. Перед выходом на улицу наденьте ватно-марлевые повязки, предварительно смочив их водой или 2%-ным раствором питьевой соды. Сообщите о ЧС соседям. В дальнейшем действуйте в соответствии с нашими указаниями». Важно, чтобы информация, сообщенная населению, была правильно понята и обеспечила надлежащие действия.
В случае возникновения воздушной, химической или радиационной опасности также сначала звучат сирены, т.е. сигнал «Внимание всем», затем следует информация, передаваемая по вышеуказанным каналам. К примеру: «Внимание! Говорит штаб по делам ГОЧС. Граждане! Воздушная тревога! Воздушная тревога!», и далее диктор указывает, что надо в первую очередь сделать, что взять с собой, где укрыться.
Локальные системы оповещения (ЛОС). Для оперативного оповещения населения об авариях на объектах, где особенно велика опасность крупномасштабных катастроф (АЭС, химические и нефтеперерабатывающие предприятия, гидроузлы и т.д.), создаются локальные системы оповещения. Они позволяют своевременно информировать о надвигающейся опасности не только работников этих объектов, но и руководите
лей предприятий, учреждений, организаций, учебных заведений, находящихся вблизи них, а также все население, попадающее в зоны возможного поражения. Границы таких юн определяются заранее по специальным методикам. Таким образом, все предприятия, учреждения и населенные пункты объединяются в самостоятельную систему оповещения. В свою очередь ЛОС являются частыо-территориальной (республиканской, краевой, областной) системы централизованного оповещения’.
Ответственность за организацию связи и оповещения несут начальники штабов по делам ГОЧиС, а непосредственное обеспечение и поддержание связи в исправном состоянии осуществляют начальники служб связи и оповещения областей, городов, районов и объектов.
§ 5.	Ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций
Ликвидация ЧС — это аварийно-спасательные и другие неотложные работы, проводимые при их возникновений и направленные йа спасение жизни и сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба ОПС и материальных потерь, а. также на локализацию зон ЧС, прекращение действия характерных для них опасных факторов.
Определение границы зон ЧС. В соответствий со ст. 5 ранее упомянутого Закона границы зон ЧС определяются назначенными в соответствий с законодательством РФ и законодательством ее субъектов руководителями работ по ликвидации ЧС на основе классификации ЧС, установленной Правительством РФ, и по согласованию с исполнительными органами государственной власти и органами местного самоуправления, на территориях которых сложились ЧС.
Указанное мероприятие является весьма важным, поскольку позволяет: 1) приблизительно определить площадь поражения и тем самым оценить вероятные потери (материальные, людские и т.д.); 2) заранее оценить силы и средства, необходимые для скорейшей ликвидации последствий ЧС; 3) -заблаговременно организовать систему управления процессом ликвидации последствий ЧС пугем подключения тех или иных структур исполнительной власти, входящих в вероятные зоны поражения; 4) заблаговременно провести профилактические мероприятия, направленные на снижение эффекта возможного поражения (например, затопления территории при прорыве дамбы плотины).
Так, в результате радиационной аварии могут образоваться зоны, имеющие различную степень опасности для здоровья людей: зона возможного опасного радиоактивного загрязнения; зона экстренных мер
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 596 - _ защиты населения; юна профилактических мероприятий (например, йодной профилактики населения); юна ограничений (например, земледелия); зона радиационной аварии.
После стабилизации радиационной обстановки в районе аварии в целях ускорения ликвидации ее долговременных последствий могут быть установлены юны: отчуждения, временного отселения людей и жесткого контроля за радиапионной обстановкой.
При протезировании последствий аварии на химически рпасном объекте и в ие.аях определения размеров зон поражения вначале необходимо спрогнозировать, какое количество жидкости или газа поступит в окружающую среду при том или ином виде аварии, для чего используют специальные методики. Далее с учето.м рельефа местности, климатических условий, планировки площадки необходимо рассчитать процессы растекания и испарения жидкостей, а также рассеивания паров пролитой жидкости. Полученные данные наносят на ситуационный план поля концентраций паров пролитой жидкости. Кроме того, на плане местности отображают дйнамику процесса рассеивания паров, прогнозируют временное изменения концентрации вредных веществ в различных точках местности. В случае проливов СДЯВ внешние границы заражения определяют по ингаляпионной токсодозе, в качестве которой часто используют среднюю смертельную дозу.
Саль/ и средства для ликвидации последствий ЧС. В мирное время ликвидация последствий ЧС осуществляется силами и средствами организаций, органов местного самоуправления, органов исполнительной власти субъектов РФ (республики, края, области), на территории которых сложилась ЧС. При этом непосредственное руководство осуществляется соответствующей КЧС. Если масштабы ЧС таковы, что для ее локализации или ликвидации имеющихся возможностей недо-, статочно, указанные комиссии обращаются за помощью к вышестоящей КЧС. В случае недостаточности имеющихся сил и средств в субъекте РФ привлекаются КЧС федеральных органов исполнительной власти. В исключительных случаях для ликвидации ЧС и ее последствий образуется правительственная комиссия, во главе которой, как правило, стоит член Правительства РФ.
Основу сил МЧС России — ядра РСЧС составляют: 1) Государственный центральный аэромобильный спасательный отряд (Цент-роспас); 2) войска гражданской обороны; 3) подразделения поисково-спасательной службы; 4) невоенизированные формирования ГО.
Центроспас создан в целях оперативного выполнения первоочередных поисково-спасательных работ, причем как в России, так и, при необходимости, за рубежом, оказания пострадавшим медицинской помощи и их эвакуации из мест ЧС. Часто Центроспас использу-
597 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ется для экстренной доставки гуманитарных грузов (продовольствие, одежда, палатки) в зоны ЧС (примеры последних лет: Югославия, Дагестан, Чечня, Афганистан).
Отряд имеет в своем составе большегрузные военно-транспортные самолеты ИЛ-76, способные перебрасывать на большие расстояния формирования спасателей и средства спасения, выполнять такие операции, как тушение крупных пожаров. Он оснащен аэромобильными госпиталями, оперативно доставляемыми в районы ЧС и развертываемыми там для оказания медицинской помощи пострадавшим.
Отряд находится в состоянии постоянной готовности к экстренному выдвижению в район ЧС, возникшей практически в любой точке России. При этом время готовности к вылету подразделений Цен-троспаса не превышает 30 минут с момента их оповещения.
Войска ГО. Они не участвуют в боевых действиях и не располагают тяжелым оружием, за исключением относительно небольшого его количества, предназначенного для обеспечения собственной охраны.
Задачами войск ГО в составе МЧС РФ являются следующие: ведение обшей и специальной разведки как непосредственно в очагах поражения, зонах заражения и катастрофического затопления, так и на маршрутах выдвижения к ним; проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ; санитарная обработка населения, специальная обработка техники и имущества, обеззараживание зданий, сооружений и территории в целом; выполнение работ по разминированию объектов и территорий; содействие эвакуации населения; восстановление объектов жизнеобеспечения населения, аэродромов, дорог, переправ и других важных элементов народного хозяйства.
В составе войск ГО имеются спасательные бригады, механизированные полки и батальоны, вертолетные отряды и роты специальной защиты. В них, в свою очередь, входят аварийно-спасательные, инженерные, механизированные, пожарные, медицинские, водопроводные, пиротехнические подразделения, подразделения радиационной и химической зашиты и другие.
Размещение соединений и частей ГО осуществляют прежде всего в тех регионах и местах, где высока вероятность возникновения ЧС природного или техногенного характера. При этом особенности региона учитываются в структуре и составе соединений ГО: в случае высокой сейсмоопасности региона в состав последних включают больше механизированных подразделений, если существует угроза затопления — включают понтонно-переправочные средства и т.п.
В последние годы в частях и соединениях войск ГО созданы специальные десантные спасательные отряды, предназначенные для экстренной доставки спасателей на вертолетах в труднодоступные районы. Такие спасатели могут десантироваться парашютным способом или с помощью троса и лебедки вертолета.
В настоящее время намечен ряд мероприятий, имеющих целью укрепление служб МЧС России. К ним, в частности, относятся:
1)	создание «Всероссийского центра мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера МЧС России»;
2)	освоение аэрокосмических.технологий мониторинга, авиапожаротушения и специальных авиационных технологий, технологий десантирования и ведения спасательных работ с применением новых типов самолетов и вертолетов;
3)	разработка совместно с Российским космическим агентством программы подготовки космонавтов, обеспечивающей мониторинг и подготовку данных для принятия решений в области предупреждения и ликвидации ЧС;
4)	введение в строй трех морских спасательных центров (в частности, для спасения потерпевших аварию АПЛ);
5)	формирование подразделения дистанционно-управляемых машин и технологий, как подразделения специальных сил федерального уровня и постановка его на плановое боевое дежурство;
6)	обучение руководителей всех уровней управлению в кризисных ситуациях, вызванных ЧС природного и техногенного характера.
Медицина катастроф. Мировой опыт показывает: природные и техногенные катастрофы часто сопровождаются массовыми потерями среди населения, что требует специальных сил и средств здравоохранения, а также служб других ведомств для ликвидации последствий.
Основными медипинскими последствиями катастроф являются: наличие большого числа пострадавших и возникновение нарушений психики у людей, оказавшихся в зоне поражения; дезорганизация, а подчас и полное разрушение местной системы управления здравоохранением, включая и потери среди медперсонала; резкое ухудшение санитарно-гигиенической и эпидемиологической обстановки. Как следствие возникает диспропорция между потребностью пострадавших в медицинской помощи и возможностями медицинской службы. Все это приводит к дополнительным потерям. Так, по данным ВОЗ, из 100 погибших в результате несчастных случаев в мирное время 20 могли быть спасены, если бы медицинскую помощь им оказали своевременно. При самых тяжелых травмах и поражениях, если пострадавшие доставляются случайными (необученными) лицами, в пути погибают 87%; при доставке линейными бригадами скорой помощи,-погибают 55%; когда же транспоргировку осуществляет специализированная бригада, оснащенная необходимым оборудованием, летальность не превышает 16%. Поэтому главная цель Всех структурных образований, бригад и отдельных спасателей, работающих в зоне ЧС, — максимально ускорить доставку и приблизить медицинскую помощь к пострадавшим.
Вышеизложенные соображения, а также неуклонное возрастание числа природных и техногенных ЧС с крупными жертвами объективно вызвало к жи«и новое направление в медицине — медицину катастроф.
Согласно профессору В.В. Тарасову, медицина катастроф — это научно-практическое направление медицины (здравоохранения), сформированное для решения специфических задач охраны здоровья общества и его отдельных групп при природных и техногенных катастрофах и чрезвычайных ситуациях.
В процессе ликвидации последствий катастроф выделяются два периода — период спасения, во время которого (от 2 часов до 5 суток) пострадавшим оказываются все виды медицинской помощи, и период восстановления (лечения и реабилитации). Продолжительность периода спасения определяется сроками прибытия спасательных и медицинских сил из-за пределов зоны бедствия. Опыт показывает, что вопрос выживаемости пострадавших в это время в основном зависит от проведения само- и взаимопомощи. По истечении указанного срока к спасательным работам приступают, прибывшие в зону катастрофы силы немедленного реагирования. Это пожарные команды, спасательные отряды, бригады скорой медицинской помощи, подразделения милиции, а также воинские подразделения. Их задачами являются сбор пострадавших, извлечение их из завалов, оказание нуждающимся первой медицинской и первой врачебной помощи, вынос и вывод раненых из опасных зон с последующей эвакуацией в стационарные медицинские учреждения (больницы, госпитали).
При возникновении ЧС медицинской службе приходится часто осуществлять свои действия в крайне неблагоприятной обстановке. Это обусловлено наличием большого числа пострадавших, которые нуждаются в оказании разнообразной медицинской помощи, отсутствием необходимого количества специалистов, неприспособленностью ряда лечебных учреждений к немедленному приёму значительного числа раненых и больных.
Медицина катастроф призвана стать составной и неотъемлемой частью развертываемой системы чрезвычайного реагирования при экстремальных ситуациях. Ее отличительная особенность —• обеспечение экстренной концентрации в зоне бедствия сил и средств, достаточных для проведения эффективного комплекса всех спасательных мероприятий.
Организация высокоэффективной крупномасштабной системы экстренной медицинской помощи в России невозможна без активного участия медицинской службы Вооруженных Сил РФ, специалисты которой имеют большой опыт такой работы. Только за последние 15 Дет военные медики принимали участие в ликвидации последствий
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 600 более 130 катастроф и аварий, включая ситуации, в которых имело место химическое и радиационное поражение людей Они работали в составе военно-медицинских отрядов в других странах (Алжир, Никарагуа, Эфиопия, Камбоджа, Вьетнам, Афганистан), хорошо зарекомендовали себя во внутренних военных конфликтах.
§ 6. Правовые и нормативно-технические основы управления в условиях ЧС
Правовую основу организации работ в чрезвычайных ситуациях составляют законы РФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (1994 г.), «О пожарной безопасности» (1994 г.), «Об использовании атомной энергии» (1995 г). Среди подзаконных актов в этой области можно отметить, например, постановление Правительства РФ «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций» (1995 г.).
Рассмотрим отдельные статьи Закона РФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».
Обязанности граждан РФ в области защиты населения и территорий от ЧС (ст. 19, извлечения). Граждане России обязаны:
соблюдать законы и иные нормативные правовые акты РФ, законы и иные нормативные правовые акты субъектов РФ (республик, краев, областей) в области защиты от ЧС;
соблюдать меры безопасности в быту и повседневной трудовой деятельности, не допускать нарушений производственной и технологической дисциплины, требований экологической безопасности, которые могут привести к возникновению ЧС;
изучать основные способы защиты населения и территорий от ЧС, приемы оказания первой медицинской помощи пострадавшим, правила пользования коллективными и индивидуальными средствами защиты, постоянно совершенствовать свои знания и практические навыки в указанной области;
выполнять установленные правила поведения при угрозе и возникновении ЧС;
при необходимости оказывать содействие в проведении аварийно-спасательных работ и других неотложных работ.
Подготовка населения в области защиты от ЧС.
Правительство РФ своим постановлением от 24.07.95 № 738 утвердило Порядок подготовки населения в области защиты от чрезвычайных ситуаций, который определил основные задачи, формы и ме
тоды подготовки населения Российской Федерации в области защиты от ЧС, а также группы населения, которые проходят подготовку к действиям в чрезвычайных ситуациях. При этом подготовке в данной области подлежат: население, которое занято в сферах производства и обслуживания, учащиеся общеобразовательных учреждений и учреждений начального, среднего и высшего профессионального образования.
Задачами подготовки населения в области защиты от ЧС являются: обучение всех групп населения правилам поведения и основным способам защиты от ЧС;
обучение правилам оказания первой медицинской помощи пострадавшим в ЧС;
ознакомление с правилами пользования коллективными и индивидуальными средствами защиты.
Подготовка руководителей и специалистов организаций, а также сил единой государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС для защиты от ЧС осуществляется в учреждениях среднего и высшего профессионального образования, в учреждениях повышения квалификации, на курсах, в специальных учебно-методических центрах и непосредственно по месту работы.
Обязанности организаций в области защиты населения и территорий от ЧС (ст. 14, извлечения). Организации (независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности) обязаны: •
планировать и осуществлять необходимые меры в области защиты работников организаций от ЧС;
планировать и проводить мероприятия по повышению устойчивости функционирования организаций и обеспечению жизнедеятельности работников организаций в ЧС;
обеспечивать создание, подготовку и поддержание в готовности к применению сил и средств по предупреждению и ликвидации ЧС, обучение работников организаций способам защиты и действиям в ЧС в составе невоенизированных формирований;
создавать и поддерживать в постоянной готовности локальные системы оповещения о ЧС;
обеспечивать организацию и проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ на всех подведомственных объектах и на прилегающих к ним территориях в соответствии с планами предупреждения и ликвидации ЧС;
финансировать мероприятия по защите работников организаций от ЧС;
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 602 предоставлять в установленном порядке информацию в области защиты населения и территорий от ЧС, а также оповещать работников организаций об угрозе возникновения или о возникновении ЧС.
Привлечение ВС РФ, других войск ц воинских формирований для ликвидации ЧС (ст. 16). Для ликвидации ЧС могут привлекаться специально подготовленные силы и средства ВС РФ, других войск и воинских формирований. Порядок их привлечения определяется Президентом РФ в соответствии с законодательством.
Так, осенью 1999 г. по указу Президента РФ в Дагестане и Чечне проводилась совместная акция МЧС, ВС и МВД России по недопу-' тению гуманитарной катастрофы, которая могла произойти из-за массового исхода жителей Чечни из зоны вооруженного конфликта.
В соответствии со ст. 8 рассматриваемого Закона Президент РФ «...вводит при чрезвычайных ситуациях в соответствии со статьями 56 и 88 Конституции Российской Федерации при обстоятельствах и в порядке, предусмотренном федеральным конституционным законом, на территории Российской Федерации или в отдельных ее местностях чрезвычайное положение».
 Государственная экспертиза в области защиты населения и территорий от ЧС (ст. 26, извлечение). Государственная экспертиза предполагаемых для реализации проектов и решений по объектам производственного и социального назначения и процессам, которые могут быть источниками ЧС или могут влиять на обеспечение зашиты населения и территорий от ЧС, организуется и проводится специально уполномоченными федеральными органами исполнительной власти субъектов РФ в целях проверки и выявления степени их соответствия установленным нормам, стандартам и правилам и осуществляется в соответствии с законодательством РФ.
Государственный надзор и контроль в области защиты населения и территорий от ЧС (ст. 27). Цель надзора и контроля состоит в проверке полностью выполнения мероприятий по предупреждению ЧС и готовности должностных лиц, сил и средств к действиям в случае их возникновения. Государственный надзор и контроль в указанной области осуществляется федеральными органами исполнительной власти и органами исполнительной власти субъектов Федерации.
Гласность и информация в области защиты населения и территорий от ЧС (ст. 6, извлечения). Федеральные органы государственной власти, органы государственной власти субъектов РФ, органы местного самоуправления и администрация организаций обязаны оперативно и достоверно информировать население через средства массовой информации и по иным каналам о состоянии защиты населения и территорий от ЧС и принятых мерах по обеспечению их безопасности, о прогнозируемых и возникших ЧС, о приемах и способах защиты населения от них.
Сокрытие, несвоевременное представление либо представление должностными лицами заведомо ложной информации в области защиты населения и территорий от ЧС влечет за собой ответственность в соответствии с законодательством РФ.
Ответственность за нарушение законодательства РФ в области защиты населения и территорий от ЧС (ст. 28). Виновные в невыполнении или недобросовестном выполнении законодательства РФ в области защиты от ЧС, создании условий и предпосылок к возникновению ЧС, непринятии мер по защите жизни и сохранению здоровья людей и других противоправных действиях должностные липа и граждане РФ несут дисциплинарную, административную, гражданско-правовую и уголовную ответственность, а организации — административную и гражданско-правовую ответственность в соответствии с законодательством РФ и законодательством ее субъектов.
Основные нормативно-технические документы по ЧС объединены в Комплекс стандартов «Безопасность в чрезвычайных ситуациях» (БЧС). Основными целями указанного комплекса являются:
повышение эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС на всех уровнях (федеральном, региональном, местном, объектовом) для обеспечения безопасности населения и объектов народного хозяйства в природных, техногенных, биолого-социальных и военных ЧС;
предотвращение или снижение ущерба в ЧС;
эффективное использование и экономия материальных и трудовых ресурсов при проведении мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС.
Задачами Комплекса являются:
установление терминологии в области обеспечения безопасности в ЧС, номенклатуры и классификации ЧС, источников ЧС, поражающих факторов;
разработка основных положений по мониторингу, прогнозированию и предотвращению ЧС, по обеспечению безопасности продовольствия, воды, сельскохозяйственных животных и растений, объектов народного хозяйства в ЧС, по организации ликвидации последствий ЧС;
установление уровней поражающих воздействий, степеней опасности источников ЧС;
разработка методов наблюдения, прогнозирования, предупреждения и ликвидации ЧС,
способов обеспечения безопасности населения и объектов народного хозяйства, а также требований к средствам, используемым для этих целей.
§ 7. Выявление зон чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия
Установлено, что территории с неблагоприятной экологической обстановкой составляют около 15% общей площади территории России, причем именно на этой территории проживает основная часть населения страны (О.И. Крассов, 2001 г.).
Ухудшение ОПС ведет к возрастанию заболеваемости населения, которое в несколько раз превышает среднестатистические показатели по стране. Так, согласно Всемирной организации здравоохранения, состояние здоровья населения на 20% зависит от качества ОПС; по опенкам же российских специалистов, в наиболее загрязненных районах России это влияние оценивается в 40—50%.
Решение проблемы охраны природы на таких территориях возможно путем установления особого, «щадящего» режима природопользования и ведения хозяйственной деятельности. Согласно Зако- ' ну «Об охране окружающей среды», территории с неблагоприятной экологической ситуацией могут быть объявлены зонами либо чрезвычайной экологической ситуации (ст. 58), либо чрезвычайного экологического бедствия (ст. 59).
Зоны чрезвычайной экологической ситуации — участки территории России, на которых в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые антропогенные изменения в ОПС, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов животных и растений.
В такой зоне должна быть прекращена деятельность, которая отрицательно влияет на ОПС, приостановлена работа предприятий, учреждений, организаций, цехов, оборудования, оказывающих негативное воздействие на здоровье человека, его генофонд и ОПС, а также проведены оперативные меры по восстановлению и воспроизводству природных ресурсов.
Зонами экологического бедствия объявляются участки территорий страны, где вследствие хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения ОПС, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушения природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, дсг- < радацию флоры и фауны.
В таких зонах прекращается деятельность хозяйственных объек- > тов, кроме объектов, связанных с обслуживанием проживающего на территории зоны населения, запрещается строительство новых, реконструкция существующих хозяйственных объектов, ограничивают-
605 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование ся все виды природопользования, проводятся оперативные мероприятия по восстановлению, воспроизводству природных ресурсов и оздоровлению ОПС.
В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей природной среды» зоны чрезвычайной экологической ситуапии объявляются постановлением Верховного Совета РФ либо указами Президента РФ по представлению спепиалъно уполномоченных на то государственных органов РФ в области охраны ОПС на основании заключения государственной экологической экспертизы (ст. 58). В том же порядке, что и зоны чрезвычайной экологической ситуации, объявляются зоны экологического бедствия (ст. 59).
Минприроды России 30 ноября, 1992 г. были утверждены Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. Выявление таких зон проводится с целью определения источников и факторов ухудшения экологической обстановки и разработки обоснованной экологической программы неотложных мер по стабилизации и снижению степени экологического неблагополучия на обследуемой территории. Согласно критериям, экологическая обстановка может быть определена как относительно удовлетворительная, напряженная, критическая, кризисная (или зона чрезвычайной экологической ситуации), катастрофическая (или зона экологического бедствия).
§8. Направления государственной политики в области противодействия ЧС
Еще недавно усилия правительств многих стран по уменьшению опасности стихийных бедствий и техногенных ЧС были направлены на ликвидацию их последствий, оказание помощи пострадавшим, организацию спасательных работ и представление гуманитарной помощи. Однако ныне, когда неуклонный рост числа катастрофических событий и связанного с ними ущерба делает эти усилия все менее эффективными, выдвигается в качестве приоритетной иная задача; прогнозирование и предупреждение катастроф. В итоговом документе Всемирной конференции по природным катастрофам, состоявшейся в Иокогаме (Япония), записано: «Лучше предупредить бедствия, чем устранять их последствия» (ОБЖ. 1999, № 3).
Такой подход особенно актуален для России, в отношении которой, согласно данным Центра стратегических исследований гражданской защиты МЧС России, в первой четверти XXI века ожидается обострение обстановки в сфере техногенной опасности. Сейчас риск ЧС от изнашивания производственных фондов и старения техноло-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 606 гий отчасти «компенсируется» спадом промышленного производства, имеющим место в стране. Однако в случае подъема экономики фактор старения технологий и оборудования станет, как считают ученые, определяющим в росте числа ЧС и тяжести их последствий. Из-за этого перспективы успешного развития экономики страны в значительной степени будут определяться способностью прогнозировать и заблаговременно устранять риск возникновения ЧС природного и техногенного характера.
Стратегией снижения опасности, необходимо руководствоваться во всех проектах и программах, связанных со строительством, образованием, социальным обеспечением, здравоохранением. Следует направить усилия-на повышение информированности общественное? ти об опасных природных явлениях и ЧС техногенного характера, о правилах поведения в чрезвычайных ситуациях.
Важнейшим направлением государственной политики в области противодействия угрозам является также создание и совершенствование соответствующих организационных структур. И прежде всего самой РСЧС. Дело в том, что ныне фактически существуют две параллельные структуры — традиционная система гражданской обороны и относительно новая система — РСЧС, которая, как известно, ориентирована на решение задач мирного времени. В перспективе предполагается перейти к единой государственной системе — системе гражданской защиты, решающей задачи как мирного, так и военного времени.
Другим направлением государственной политики в области противодействия угрозам является работа по совершенствованию нормативно-правовой базы. Наряду с уже принятыми федеральными законами, такими как «О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера», «Об аварийно-спасательных службах и статусе спасателей», «О гражданской обороне», «О промышленной безопасности», идет работа по подготовке ряда других законопроектов.
Особую актуальность приобретает работа по созданию механизма экономического регулирования предупреждения ЧС. Ныне идут работы по декларированию, лицензированию и страхованию опасных производств. Предполагается, что к 2006 году половина компенсаций будет осуществляться не за счет федерального бюджета, а за счет страхователей.
Центром стратегических исследований разработана концепция региональной политики МЧС России, согласно которой, предусматривается усиление региональных и местных систем предупреждения и реагирования, создание единых диспетчерских служб и местных спасательных сил, повышение ответственности местных органов за состояние защиты населения и соответствующих территорий от стихийных бедствий, катастроф и аварий.
При рассмотрении системы «человек-катастрофа*, в аспекте «человек — жертва катастрофы», кроме чисто летальных и травматических
607 Раздел Ш. Охрана природы и рациональное природопользование последствий, следует учитывать: а) нарушение исихоло! ического состояния человека («чернобыльский синдром»); б) демографический фактор, связанный с возможным появлением неполноценного потомства (особенно при химических и радиационных авариях); в) нарушение среды обитания и привычных условий жизни; г) долговременные экономические последствия, негативно отражающиеся на развитии общества.
Последние проявляются в следующем. Во-первых, в результате аварии, катастрофы, приведших к ЧС, происходит потеря огромных ресурсов. Примером этому может служить выведение 30-километровой зоны (это почти 3 тыс. км2) вокруг Чернобыльской АЭС из промышленного и сельскохозяйственного производства с отселением проживавших в ней людей. Во-вторых, крупномасштабная катастрофа прерывает нормальное развитие государства, поскольку требуется выделение крупных денежных средств и материальных ресурсов в целях устранения последствий ЧС. В-третьих, в условиях рыночной экономики происходит снижение инвестиций (внутренних и внешних) в передовые области, что может в свою очередь привести к спаду рыночного спроса и росту безработицы. Так, около пятой части бюджета Беларуси идет на устранение последствий Чернобыльской катастрофы’, что, естественно, отрицательно отражается на развитии экономики.
На основании вышеизложенного и учитывая возрастание числа природных и техногенных катастроф в России, это может поставить под сомнение успешность социально-экономических реформ, проводимых в стране. В Концепции национальной безопасности России (1997 г.) записано: «Возрастание количества и масштабов чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, вызывающих значительные потери людей и материальных средств, нередко сопоставимых с потерями в вооруженных конфликтах, делает крайне актуальной проблему обеспечения национальной безопасности Российской Федерации в природно-техногенной и экологической сферах». Именно поэтому так важно добиться высокой эффективности Единой государственной системы предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Анализ ЧС, их особенностей и последствий, обучение поведению в таких условиях призваны подготовить человека к выбору приемлемого решения для выхода из ЧС с наименьшими потерями.
Вопросы для самоконтроля
1.	Укажите основные пути, позволяющие минимизировать вероят- -пость возникновения ЧС и их последствий на промышленном объекте.
2.	Что такое устойчивость объекта экономики? Какие природные факторы на нее,влияют?
3.	Что такое декларация безопасности промышленного объекта и какие основные разделы входят в этот документ?
4.	Каков перечень основных мероприятий, которые необходимо выполнить до возникновения ЧС и при возникновении ЧС.
5.	Что вы знаете о Единой системе оповещения о ЧС мирного и военного времени? Какую роль играют локальные системы оповещения?
6.	Для каких пелей проводится определение Гранин опасных зон, возникших в результате ЧС? Что такое зона чрезвычайной экологической ситуации? Зона экологического бедствия? 
7.	Охарактеризуйте Единую государственную систему предупреждения и ликвидации последствий ЧС, ее задачи, структуру и уровни.
8.	Перечислите режимы функционирования РСЧС. Какие мероприятия осуществляются при введении режима чрезвычайной ситуации?
9.	Кто занимается вопросами ликвидапии последствий ЧС? Когда создается правительственная комиссия?
10.	Какова структура МЧС России. Какие министерства и ведомства входят в РСЧС?
11.	Что такое медицина катастроф? Каковы пели ее организации?
12.	С какой целью создан комплекс стандартов «Безопасность в чрезвычайных ситуациях»?
13.	Согласны ли вы с мнением, что эффективная работа РСЧС, особенно в части предупреждения ЧС техногенного характера, есть . важная составная часть национальной безопасности России?
14.	Перечислите отдельные статьи закона РФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных стуапий природного и техногенного характера». Прокомментируйте его положения, касающиеся прав и обязанностей граждан РФ в области защиты от ЧС.
15.	В чем состоят основные направления государственной политики i в области противодействия чрезвычайным ситуациям?
Глава 24. Международное сотрудничество в ссрере экологии
§1. Принципы международного экологического сотрудничества
Из всех видов безопасности (военной, экологической, экономической и др.) именно экологическая на сегодняшний день является самой актуальной. Ряд ее проблем, конечно, возможно и нужно решать в пределах отдельно взятого государства или региона, но в целом экологическая безопасность жителей Земли может быть обеспечена лишь усилиями всего человечества. Для этого требуется единое понимание проблемы экологического кризиса планеты и совместные скоординированные действия всех стран и народов по его преодолению.
Объектами международно-правовой охраны ОПС (В.В. Петров, 1995 г.) признаются природные объекты, по поводу которых у субъектов международного права (государств и международных организаций) возникают и развиваются экологические отношения (рис. 24.1).
Среди международных объектов охраны ОПС выделяются две категории: 1) не входящие и 2) входящие в юрисдикцию отдельных государств. Первые — это воздушный бассейн, Ближний Космос, Мировой океан, Антарктида, мигрирующие виды животных. Указанные объекты охраняются и используются в соответствии с нормами международного экологического права. Те природные объекты, которые не вошли в категорию международных охраняемых объектов, могут при необходимости выступать в качестве объектов международного сотрудничества в области охраны ОПС, рационального природопользования, экологической безопасности.
Международно-правовые объекты природы, входящие в юрисдикцию конкретных государств, — это объекты на их территории, которые включены в число мирового природного наследия, занесены в Международную Красную книгу исчезающих и редких животных и растений, международные реки, моря, озера.
Основополагающие принципы международного сотрудничества в области охраны окружающей среды были сформулированы в Декларации Стокгольмской конференции ООН 1972 г. по проблемам окружающей среды.
Первый принцип (основной)', государства вправе использовать собственные ресурсы в соответствии со своей национальной политикой в подходе к проблемам окружающей среды. Однако на них лежит от-
Эколо! ия. Уч. «ос длястуд. ВУЗа
Международные объекты охраны окружающей природной среды
Разделяемые природные ресурсы
Воздушный бассейн (включая озоновый
Мировой океан
Ближним космос
Антарктида
Рис. 24.1. Международные объекты охраны окружающей природной среды
ветственность за то, чтобы их деятельность не причиняла ущерба окружающей среде других государств или регионов, лежащих за пределами национальной территории.
Второй принцип: природные ресурсы Земли, включая воздух, воду, землю, флору, фауну и особенно репрезентативные (характерные) образцы естественных экосистем, должны быть сохранены на благо нынешнего и будущих поколений путем тщательного планирования деятельности человека и управления ею по мере необходимости.
Третий принцип: невозобновимые ресурсы должны разрабатываться таким образом, чтобы обеспечивалась их защита от истощения в будущем и чтобы выгоды от их разработки в международных про1’ странствах получало все человечество.
Принципы международного взаимодействия в области охраны окружающей среды дополнены Всемирной хартией природы, которая была одобрена Генеральной Ассамблеей ООН и провозглашена в резолюции от 28 октября 1988 г.:
1) биологические ресурсы используются лишь в пределах их природной способности к восстановлению; 2) производительность почв поддерживается или улучшается благодаря мерам по сохранению их долгосрочного плодородия и процесса разложения органических веществ, по предотвращению эрозии и любых других форм самораз-
рутения; 3) ресурсы многократного пользования, включая воду, используются повторно или рециклируются; 4) невозобновляемые ресурсы однократного пользования эксплуатируются в меру, с учетом запасов, возможности рациональной переработки для потребления и совместимости их эксплуатации с функционированием естественных систем;. 5) должны приниматься особые меры с целью недопущения сброса радиоактивных и токсичных отходов; 6) необходимо воздерживаться от деятельности, способной нанести непоправимый ущерб природе; 7) районы, пришедшие в результате деятельности человека в упадок, подлежат восстановлению в соответствии с их природным потенциалом и требованием поддержания благосостояния проживающего в этом районе населения.
К настоящему времени сложились два вида международной эколого-правовой ответственности государств: политическая и материальная. Распространенной формой ответственности являются санкции (меры принудительного воздействия к государству-нарушителю). Материальная ответственность наступает в случае нарушения тем или иным государством своих международных обязательств, которое причинило материальный ущерб мировому сообществу или отдельным его членам. Имеются следующие разновидности материальной ответственности: репарация (возмещение экологического ущерба в денежном выражении); реституция (возврат в натуре неправомерно изъятого' имущества) и субституция (замена неправомерно уничтоженного или поврежденного). За международное эколого-правовое нарушение к государству-нарушителю в числе других может быть применена ресторация, т.е. восстановление последним прежнего состояния какого-либо природного объекта, например, качества воды, которая подверглась загрязнению по его вине.
§ 2. Стратегия ООН в области решения глобальных экологических проблем
При решении глобальных экологических проблем особую роль должен играть такой международный орган, как Организация Объединенных Наций (ООН). Она призвана разработать стратегию в области экологии и охраны природы и стать при этом координатором ее исполнения.
В июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро проходила на уровне глав государств и представительств Конференция ООН по окружающей среде и развитию, ставшая переломным этапом в международном экологическом движении.
Одним из самых главных результатов ее работы стал вывод: нынешняя рыночно-потребительская модель, действующая в ряде развитых стран, стремительно ведет к гибели всего человечества. Это модель неустойчивого развития, характеризующаяся экологически несбалансированной разработкой и потреблением природно-энергетических и сырьевых ресурсов биосферы, что дедает нецелесообразным движение развивающихся стран (в том числе и России) по пути, которым пришли к благополучию развитые страны. Исходя их этого провозглашена необходимость перехода мирового сообщества на рельсы устойчивого развития, обеспечивающего баланс между решением социально-экономических проблем и сохранением окружающей среды, удовлетворением основных жизненных потребностей нынешнего поколения с сохранением таких возможностей для будущих поколений.
Переход к новому партнерскому типу международных взаимоотношений, к новому характеру производства материальных благ и их потребления человечество может осуществить только в том случае, если все слои общества во всех странах осознают жизненную необхо- ’ димость такого перехода и будут ему всемерно содействовать.
Промышленное и сельскохозяйственное развитие является, как ; известно, основой подъема социально-экономического уровня жизни населения любой страны. Однако во всем мире промышленность, . да и сельское хозяйство развивались без учета исчерпаемости многих 1 видов невозобновляемых ресурсов и понимания того обстоятельства, что восстановительные способности живой природы не беспредель- • ны. В то же время значительная часть принципиально новых техно- 1 логий и технических решений последних десятилетий создана в ходе ’ грандиозных по своим масштабам работ по наращиванию вооруже- л ний. При этом проблема выживания многих стран рассматривалась с : позиции обеспечения надлежащей обороноспособности и адекватно- ! го ответного удара. Выплату же экологических счетов посчитали воз- | можным переложить на плечи будущих поколений.	з
Ныне пришло понимание, что угроза выживанию человеческой ? цивилизации — окружающая природная среда, которая быстро де-градирует под натиском человеческой деятельности, в том числе и Л военной, и превращается во враждебную.	
Конференция в Рио-де-Жанейро должна была предложить новую i модель развития, которая бы способствовала в перспективе сочета-нию1 благополучия всех живущих и сохранению природной среды. Но ! при этом исходная посылка была сформулирована четко: обеспечить | экологическую безопасность планеты в социально несправедливом мире невозможно.	|
В качестве других центральных проблем были названы:	i
не отвечающий глобальному экологическому кризису характер производства и истребления в промышленно развитой части мира, подрывающий природные системы, которые поддерживают саму жизнь на планете;
взрывоопасный рост населения (преимущественно в развивающейся . части мира), в результате чего ежегодно добавляется более 200 тыс. человек;
углубляющееся неравенство между богатыми и бедными странами, из-за чего в борьбу за выживание ввергается 75% человечества;
исчерпавшая себя господствующая экономическая система, которая не учитывает экологические ценности и ущерб и рассматривает неограниченный рост производства как прогресс.
Опасный сам по себе дисбаланс между преобладающим приростом населения в развивающихся странах и неуклонным экономическим ростом (естественно связанным с ростом потребления природных ресурсов) в промышленно развитых странах увеличивается. Так, с 1972 г. население Земли выросло более чем на 2 млрд человек. Этот прирост больше численности всего человечества в начале XX столетия, вследствие этого признано необходимым как можно быстрее стабилизировать численность населения, иначе это сделает природа, причем значительно более жестко, с возможным ударом по генофонду человечества.
За тот же период мировой совокупный общественный продукт увеличился на десятки триллионов долларов, однако только 15% этого прироста пришлись на развивающиеся страны. Сам факт того, что более 70% досталось и без того уже богатым странам, закладывает основу для будущих социальных конфликтов: каждый ребенок, родившийся в развитых странах (США, Англия, Германия, Япония и др.), «потребляет» в 20—30 раз больше ресурсов, нежели ребенок в странах «третьего мира», из которых в основном и выкачиваются природные ресурсы.
Экономический рост, который порождает беспрецедентный уровень благосостояния населения нескольких стран (его иногда называют «золотым миллиардом»), ведет одновременно к риску и дисбалансам, которые в одинаковой мере угрожают и богатым, и бедным. Следует прислушаться к словам Зия Уль Хака, политического деятеля Пакистана: «Будет просто трагедией, если окончание “холодной войны” послужит прологом к еще более тяжелой войне между богатыми и бедными странами». Такая модель развития и соответствующий ей характер производства и потребления не являются в перспективе устойчивыми для богатых стран и не могут быть повторены бедными.
Конференция ООН приняла рекомендации о переходе человечества к устойчивому развитию и определила три стратегические задачи, стоящие перед мировым сообществом.
Первая — ограничение роста производства и потребления в промышленно развитых странах мира, являющихся одновременно и главными потребителями природных ресурсов, и источниками загрязнения ОПС. Вторая — разумное ограничение роста населения, особенно в развивающихся странах Азии и Африки. Третья — предотвращение углубления неравенства между богатыми и бедными странами и регионами.
Итоговым документом указанной конференции явилась «Повестка на XXI век» — программный документ, который содержит около 40 разделов по направдениям деятельности мирового сообщества в области взаимосвязанных проблем окружающей срелы и социально-экономического развития на период до 2000 г. и на долгосрочную перспективу с предложениями о путях и средствах достижения поставленных целей. При этом предусмотрено, что развитые страны принимают на себя обязательства довести часть своего национального продукта, выделяемую на экологически целесообразное развитие, до 0,7%. Те страны, которые находятся в процессе перехода к рыноч- ; ной экономике (Россия в том числе), будут добровольно участвовать > в экономических программах по мере своих возможностей.	।
Экономическое развитие человечества и защита окружающей сре- J ды как сегодня, так и в будущем, должны рассматриваться с позиций s единства указанных стратегических целей, а не с позиций конфликт- I ного противостояния. Вследствие этого должны возникнуть и разви- > ваться новые формы социально-экономического развития общества (экоразвитие), новые механизмы соответствующей политики (эко- j политика), которые в значительно большей мере обеспечивают pea- I лизацию системы целей общественного развития, построенной с уче- г том экологических интересов человечества.
Конечно, вышеприведенные предложения являются далеко не пол-1 ным отражением содержания и объема предстоящей работы. Слож-ность и многогранность ее очевидна, так как необходимо достигнуть согласия и единодушия большого числа стран и народов, весьма раз- J ных по своему политическому устройству, экономическому развитию, 1 образу жизни, национальным и религиозным обычаям.	|
§ 3. Международное сотрудничество	I
и национальные интересы России в сфере экологии	1
Россия как субъект международного экологического права. Как§ правопреемник Советского Союза, Россия приняла к исполнению'!
615 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование около 50 договоров, соглашений, конвенций, протоколов и других международно-правовых актов Союза ССР, направленных на предотвращение экологической катастрофы, сохранение биосферы и обеспечение экологически устойчивого развития человечества.
Участие России в международном сотрудничестве в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов протекает в следующих направлениях: 1) выдвижение государственных инициатив; 2) работа в международных организациях; 3) подготовка международных конвенций и соглашений и их последующее выполнение; 4) двустороннее сотрудничество.
В рамках первого направления правительством нашей страны был выдвинут целый ряд предложений, например по защите морской среды Балтики (октябрь 1987 г.).
Россия активно сотрудничает с ЮНЕП (Программой ООН по окружающей среде) в выработке стратегии защиты природы от загрязнения, создания системы глобального мониторинга, борьбы с опустыниванием. Кстати говоря, ЮНЕП осуществляет ключевую функцию по. организапии природоохранной деятельности в рамках ООН.
Россия — активный член Всемирного союза охраны природы, который является лидером в разработке проблем биоразнообразия — главного условия устойчивости биосферы.
Другими структурами ООН, с которыми Россия развивает активное сотрудничество, являются;' ЮНЕСКО (Комитет ООН по вопросам образования, науки и культуры), ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), ФАО (орган ООН по продовольствию и сельскому хозяйству). Учитывая развитие атомной энергетики, важным и плодотворным является сотрудничество нашей страны с МАГАТЭ (Международным агентством по атомной энергии).
Российская федерация развивает и углубляет экологическое сотрудничество по линии нескольких международных конвенций и соглашений. Коротко остановимся на них.
Конвенция о трансграничном загрязнении на большие расстояния. Реализация указанного документа направлена на выработку странами — участницами политики в области регулирования качества атмосферного воздуха, а также мер по борьбе с его загрязнением посредством применения экологически приемлемых малоотходных и безотходных технологий. Все это позволит установить контроль за выбросами диоксида серы, оксида азота, аммиака, летучих органических соединений.
Базельская конвенция о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением призвана регламентировать экспорт, импорт и транзит опасных отходов на территории России. К настоящему времени принят ряд ^поправок к Конвенции, согласно которым, Под запрет на ввоз опасных отходов попадают отходы, содержащие мышьяк, ртуть, свинец, асбест и другие вещества.
Венская конвенция об охране озонового слоя и Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. В соответствии с данным документом в России происходит поэтапное сокращение производства озоноразрушающих веществ. Предполагается проведение широкомасштабной реконструкции ряда предприятий страны, направленной на перевод последних на производство озонобезопасных веществ, используемых в медицинской, химической и холодильной промышленности.
Рамочная конвенция ООН об изменении климата и Киотский протокол к Конвенции. В рамках данной Конвенции предусмотрено, что ведущие страны мира, ответственные за основное загрязнение природной среды, принимают на себя обязанность снизить выбросы тех веществ (в частности, диоксида углерода), которые способствуют изменению глобального климата.
Модернизации экономики России может способствовать использование предусмотренных Киотским протоколом рыночных механизмов — торговли квотами на выбросы парниковых газов с переуступкой квот другим странам. Однако есть и иное мнение, согласно которому ратификация протокола помешает развитию экономики России.
Двустороннее сотрудничество развивается Россией со всеми соседями, а также с США, Великобританией, Францией, Индией и другими странами.
Рассматривая роль России в решении мировых экологических проблем, следует помнить, что наша страна занимает одну седьмую часть суши Земли, на ее территории представлены почти все крупные экосистемы и среди них опорный стабилизирующий блок биосферы — Сибирь с ее необъятной тайгой. Поэтому Российская Федерация в перспективе должна играть ключевую роль в решении глобальных экологических проблем человечества.
Президент РФ 4.02.94 издал Указ «Основные положения государственной стратегии по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития». В этом документе предусмотрено сбалансированное решение задач социально-экономического развития страны на перспективу и сохранение благоприятного состояния ОПС и природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения жизненных потребностей населения.
В своей природоохранной политике Россия исходит из необходимости обеспечения всеобщей экологической безопасности и развития международного сотрудничества в интересах настоящего и будущего поколений. Она руководствуется следующими принципами (ст. 92 Закона РФ «Об охране окружающей природной среды»): каждый человек имеет право на жизнь в наиболее благоприятных экологических условиях; каждое государство имеет право на использование ОПС и природных ресурсов для целей, развития и обеспечения нужд своих
граждан; экологическое благополучие одного государства не может обеспечиваться за счет других государств или без учета их интересов; хозяйственная деятельность, осуществляемая на территории государства, не должна наносить вред ОПС как в пределах, так и за пределами его юрисдикции; недопустимы любые виды хозяйственной и иной деятельности, экологические последствия которой непредсказуемы; должен быть установлен контроль на глобальном, региональном и национальном уровнях за состоянием и изменениями ОПС и природных ресурсов на основе международно-признанных критериев и параметров; должен быть обеспечен свободный и беспрепятственный международный обмен научно-технической информацией по проблемам охраны ОПС и разработки передовых природосберегающих технологий; государства должны оказывать друг другу помощь в чрезвычайных экологических ситуациях; все споры, связанные с проблемами ОПС, должны разрешаться только мирными средствами.
В России законодательно закреплен принцип примата (верховенства, преимущества) международного права над внутренним правом в области охраны ОПС и использования ее ресурсов. Так, согласно ст. 93 Закона РФ об охране окружающей природной среды, если международным договором в области охраны ОПС, заключенным Российской Федерацией, установлены иные правила, чем те, которые содержатся в ее законодательстве, то применяются правила международного договора. В то же время ст. 94 устанавливает обязанность иностранных юридических лиц (например, компаний), а также иностранных граждан соблюдать требования настоящего закона и определяет ответственность за их нарушение.
По понятным причинам Россия особенно заинтересована в плодотворном сотрудничестве со странами Содружества Независимых Государств (СНГ) — бывшими республиками СССР. В феврале 1992 г. в Москве десятью странами СНГ было подписано Межправительственное соглашение о взаимодействии в области экологии и охраны ОПС, в котором, в частности, стороны признают необходимым «...совместно разрабатывать и осуществлять межгосударственные программы и проекты в области природопользования и охраны ОПС и экологической безопасности, включая программы безопасного уничтожения и нейтрализации химического и ядерного оружия, высокотоксичных и радиоактивных отходов». Стороны также обязались «...создать и поддерживать специальные силы и средства, необходимые для предупреждения экологических катастроф, бедствий, аварий и ликвидации их последствий».
Проблема экологического суверенитета России. Оценивая положительно расширение международных контактов нашей страны,, особенно при реализации крупномасштабных природоохранных проек-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 618 тов, следует объективно изучить и возможные отрицательные аспекты такого сотрудничества.
Заинтересованность правительства России в привлечении иностранного капитала для углубления рыночных преобразований в экономике делает страну весьма привлекательной для размещения на ее территории экологически «грязных» предприятий. Об этом красноречиво свидетельствует опыт Советского Союза. Еще около 30 лет назад американская корпорация «Оксидентал петролеум» подписала соглашение о строительстве на территории СССР заводов по производству жидкого аммиака с последующей его поставкой в США и многие другие страны мира. Общая стоимость проекта — 20 млрд долларов, он был назван «сделкой века». Чем же она обернулась? Заводы были построены, они буквально залили мировой рынок жидким аммиаком, но по цене вдвое ниже мировой (В.Ю. Катасонов, 1990 г.). При этом сооруженный в рамках данного соглашения ам-миакопровод Тольятти—Одесса стал в перспективе самой настоящей «экологической бомбой». Авария на нем, как считают специалисты, .могла бы стать экологической катастрофой, сопоставимой по масштабам с трагедией г. Бхопала (Индия).
Иностранные фирмы привлекают в России относительная дешевизна земли, других природных ресурсов, большая экологическая емкость наших территорий, мощный научно-технический потенциал, дешевизна квалифицированной рабочей силы и т.д. В то же время создание предприятий в новых организационно-правовых формах (особенно с частной формой собственности) привело к повышению уровня угрозы окружающей среде вследствие хищнического подчас отношения их владельцев к природным ресурсам, желания извлечь максимальную выгоду как можно быстрее. Печать неоднократно сообщала, что под видом международного экологического сотрудничества некоторые отечественные коммерческие организации, пользуясь лазейками в законодательстве, пытались разместить вредные отходы иностранных предприятий на территории России, причем даже в курортных зонах.
Оснований для подобного беспокойства более чем достаточно. Имеется печальный опыт и стран так называемого «третьего мира»: привлекая иностранные инвестиции для подъема своих национальных экономик, они вынуждены были отдавать на расхищение свои природные ресурсы, и превращались невольно в объекты «экологического колониализма». Поучителен в этом аспекте опыт Бразилии. В свое время транснациональные корпорации (ТНК) получили в этой стране 12 концессий на территории почти 40 млн га для лесоразработок, создания животноводческих хозяйств, добычи полезных ископаемых, строительства дорог. На переданных им землях ТНК в течение мно-
619 Раздел lit. Охрана природы и рациональное природопользование гих лет осуществляли хищническое уничтожение амазонских джунглей. Сообщается, что в общей сложности Амазония уже потеряла 10% своих лесов, являющихся, как считают экологи, «легкими планеты».
Многие ТНК создавали в Амаюнии крупные животноводческие фермы. Однако хозяйства эти были лишены очистных сооружений, и органические отходы сбрасывались прямо в реки. В одном из исследований Международного банка реконструкции и развития отмечалось, что если в Бразилии будут реализованы все запланированные 34 проекта по развитию металлургической промышленности, то в ближайшие десятилетия это приведет к полному уничтожению всех лесных массивов Амазонии («The Economist». 1989, July 15).
В этой связи следует указать, что американский журнал «Экология» привел характерную классификацию промышленных производств, принятую в США: 1) предприятия, которые, характеризуясь минимальным ущербом для ОПС, могут размещаться на территории самой Америки; 2) предприятия, которые могут быть размешены только в пределах морского бассейна США; 3) предприятия, которые должны быть вынесены как можно дальше от границ США, например в развивающиеся страны Азии и Африки при сколь угодно дорогой транспортировке готовой продукции обратно в США.
Исходя из такого ранжирования, некоторые монополии США ныне проводят самую настоящую политику «экологического колониализма». Ее важный элемент —использование так называемых двойных стандартов: более дорогая и совершенная с экологической точки зрения технология внедряется на территории развитых капиталистических стран, а более дешевая и «грязная» — развивающихся. К чему это может привести, наглядно демонстрирует пример индийского города Бхопал, где по вине американской химической корпорации «Юнион Карбайд» в 1984 г. произошла экологическая катастрофа, которая унесла, по меньшей мере, 3 тысячи человеческих жизней. Жертвами политики «двойных стандартов» в экологии в развивающихся странах каждый год становятся тысячи и тысячи людей. В частности, американский специалист в области международной экономики Б. Касл-мен пришел к выводу, что в результате различий экологических стандартов уровень профессиональных заболеваний на предприятиях ТНК, размещенных в странах «третьего мира», существенно выше, чем в промышленно развитых.
Укажем еще на одно немаловажное обстоятельство. На всем протяжении своих отношений с западным миром Россия интересовала последних, прежде всего с позиций наличия огромных природных ресурсов. Это характерно было и для царской России. Следует по-
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 620 мнить, что, хотя после развала СССР были потеряны миллионы квадратных километров территории, национальные богатства России оцениваются международными экспертами в 400 трлн, долларов; в этом отношении гражданин России в 2 раза богаче гражданина США, в 6 раз — Германии, в 22 раза — Японии.
Естественно, что такие богатства не могут не привлекать западный капитал. Возможно, именно поэтому премьер-министр Англии Т. Блэр заявил не так давно, что-главная задача России, проигравшей «холодную войну», — стать поставщиком природных ресурсов для стран-победительниц. Как подтверждение этому, многие российские ученые и специалисты отмечают значительную активизацию Запада и его спецслужб в природоохранном комплексе России. Это, во-первых, сбор детальной информации о состоянии окружающей среды и природных ресурсов России, которая представляет собой огромную стратегическую и коммерческую ценность в условиях рыночной экономики. Во-вторых, уже имеются примеры того, что Запад в ряде случаев переходит к прямому управлению отдельными частями природоохранного комплекса России либо через насаждаемые и оплачиваемые им структуры (или проекты), либо-через международные экологические организации. Известно, например, что суда некоторых из них весьма часто оказываются в зонах, запретных для иностранцев. Нередки случаи, когда, пользуясь тем, что из-за нехватки средств многие отечественные специалисты находятся не у дел, Запад привлекает их для сбора и обработки экологической (на первый взгляд) информации. Так, скандальную известность приобрела «экологическая» деятельность некоего отставного офицера ВМФ, в результате которой иностранная экологическая организация получила не только информацию о радиационном загрязнении наших северных морей, но и некоторые данные о российских атомных подводных лодках, составляющие государственную тайну. В-третьих, начала проявляться своеобразная «экологическая интервенция» развитых государств в отношении иных стран, в частности, России, когда последним откровенно и напористо навязывают новые природоохранные техноло-  гии, реализовать которые экономически весьма сложно, а то и невозможно. Так, виновниками разрушения озонового щита планеты объявлены искусственно получаемые фреоны Г-1 Г и Г-12, широко используемые как хладоагенты, и аэрозольные пропелленты. Правительства ведущих промышленных стран Запада очень быстро приняли решение о свертывании производства этих веществ в пользу новых, относительно безвредных для озона. Аналогичная задача была поставлена перед Россией, Индией, Китаем, Бразилией. Причем, со- • гласно подписанным договоренностям, Россия должна была произ-
621 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование весги реконструкцию соответствующих предприятий в период с 1995 по 1997 г. Современное состояние экономики России не позволяет сделать этого. Тогда возникает альтернатива: заказать новые хладо-агенты у Запада. Но такой путь способен удушить соответствующую отрасль России. И это при том, что отечественные ученые и специалисты разработали заменители фреона, одни из лучших в мире. Однако этот факт Запад оставил без надлежащего внимания.
Особо следует остановиться на проблеме нелегального трансграничного перемещения токсичных отходов.
В настоящее время твердые и жидкие отходы с высоким содержанием загрязняющих веществ являются спутниками различных промышленных производств в развитых странах Северной Америки (прежде всего США), Европы и Азии (табл. 24.1).
Таблица 24.1
Трансграничные перемещения опасных отходов в некоторых странах в 1994 г. (В.Н. Башкин, В.В. Снакин, 2001 г.)
Страна	Общее годовое производство отходов, тыс. т	Годовое трансграничное перемещение (экспорт), тыс. т
США	180000	118,4
Канада	6080	137,8
Германия	6000	522,1
Франция	3958	10,6
Италия	3246	20,0
Великобритания	2940	0,9
Испания'	1708	20,2
Португалия	1043	'	2,0
Нидерланды	1040	195.4
Швейцария	736	126,6
Япония	666	40,0
Австрия	620	82,1
Швеция	500	42,6
Греция	450	о.з
Австралия	316	91,0
Финляндия	314	19,2
Норвегия	200	16,5
Новая Зеландия	ПО	0,2
Дания	106	9,2
Исландия	5	0,2
Всего	237088	1870,8
Общественность этих стран крайне негативно относится к переработке таких отходов на собственной территории, поэтому многие фирмы и даже правительства ищут возможность для их размещения в других странах. Препятствием такому трансграничному перемеще-
Часть II1, Управление качеством окружающей природной среды 622 нию опасных отходов служит Базельская конвенция о контроле трансграничной перевозки опасных от,ходов и их утили зации (1989 г,). В этих условиях некоторые промышленные компании ищут пути вывоза таких отходов под видом низкоэнергоемких теплоносителей, маскируя тем-самым истинное содержание высокотоксичных загря зияющих веществ. Статус низкоэнергоемких теплоносителей промышленные отходы «приобретают» после частичной переработки и (или) брикетирования на территории стран-производителей. В этом случае отходы уже формально не подпадают под ограничения Базельской конвенции и могут быть ввезены в третьи страны для их последующего сжигания в специальных печах. Многие страны, в том числе Россия, испытывающие экономические проблемы, принимают указанные отходы для переработки, сжигания, нейтрализации.
Согласно табл. 24.1, годовое трансграничное перемещение опасных отходов из развитых стран в третьи составило в 1994 т. почти 2 млн т. Однако по некоторым данным (Проблемы региональной экологии. 2001, № 3), размеры нелегальной торговли и (или нелегального трансграничного перемещения) резко увеличились и составляют в настоящее время 50—100 млн т.
Сообщается, что в результате этого Индия стала «глобальной свалкой» для огромного количества технического цинка, отходов от производства свинца, а также использованных аккумуляторов из Германии, США, Австралии, Великобритании и Дании. В 1998—1999 гг. на территорию Индии было ввезено более 100 тыс. т. отходов, большая часть которых являются ядовитыми или потенциально ядовитыми (табл. 24.2).
Известны попытки обхода Базельской конвенции, которые предпринимались рядом иностранных фирм в целях ввоза аналогичных отходов на территорию России. Так, существуют проекты строительства заводов по сжиганию ввозимых (под видом низкоэнергоемких носителей) опасных отходов на территории Московской и Новгородской областей, Алтайского края и др. Согласно некоторым данным (А.М. Никаноров, Т.А. Хоружая, 1999 г.), в период с 1967 по 1993 г. 95 фирм (из Германии, США, Австрии, Италии, Канады и других стран) предприняли попытки ввезти в Россию более 30 млн т опасных отходов. В 1993 г. ввезено и размещено на территории России около 4000 т отходов, в том числе радиоактивных, ртутных, Цинковых и других. В 1997 г. завезено в качестве вторичного сырья около 230 тыс. т только учтенных отходов. Некоторые иностранные ком- 1 пании предлагают бесплатно построить заводы по переработке опасных отходов, если на них впоследствии будет перерабатываться и определенное количество зарубежных.
Таблица 24.2
Оценка токсичного воздействия на здоровье человека отходов с высоким содержанием хлорорганических соединений, нелегально ввозимых под видом низкоэнергоемких носителей (по данным Института фундаментальных проблем биологии
РАН, 2001 г.)
Хлорорганические соединения в отходах	Токсические эффекты
Диоксины и бензофураны	Гепатиты, неоплазии, спонтанные выкидыши, биокониентраиия в пищевых цепях с развитием раковых заболеваний
ДДТ и его производные	Атаксии, конвульсии, поражение ЦНС, бесплодие, нарушение репродуктивных функций, неврастения, поражение почек, биоконцентрация в пищевых цепях с развитием раковых заболеваний
Линдан (ГХЦГ)	Конвульсии, кома и смерть, нарушение координации движений, головные боли, усталость и рвота, нейротоксикация, полупарализация, биокониентраиия в пишевых цепях
Метилхлорид	Анастезия, нарушение дыхания, смерть от удушья
Хлорорганические пестициды	Гепатические некрозы, гипертрофия эндоплазмического ретикулума, повреждение кожи, поражение иммунной системы
ПХБ	Эмбриотоксические эффекты, стерильность, поражение зародышей, дерматозы, поражение печени, иммунодепрессии
Пентахлорфенолы	Злокачественная гипертермия, поражение кожи, биоаккумуляция в водных системах
Трихлорэтилен	Растройства ЦНС, глухота, поражение печени, паралич, дефекты зрения, респираторные и сердечные схватки
Винилхлорид	Лейкемия и лимфома, неоплазии, спонтанные аборты и смерть зародышей, развитие злокачественных опухолей, смерть
При этом следует учитывать, что при ввозе отдельных отходов, не являющихся токсичными, их дальнейшая переработка может привести к образованию крайне вредных веществ. Так, при сжигании относительно безвредных хлорсодержащих пластиков образуются высокотоксичные полихлорированные бифенилы, диоксины, фураны и др.
В соответствии с вышеизложенным назрела необходимость строгой регламентации вплоть до запрещения трансграничного перемещения на территорию России опасных твердых и жидких отходов, которые содержат тяжелые металлы, хлорорганические вещества и нитросоединения и выдаются за низкоэнергоемкие теплоносители, якобы безопасные для населения принимающей страны. К сожалению, в 2001 г., несмотря на протесты общественности, Минатом РФ протолкнул так называемую «сделку века», связанную с завозом на территорию России отработанного ядерного топлива (около 20 тыс. т), выгруженного из реакторов зарубежных АЭС и предназначенного для длительного хранения и переработки. Все это может привести к тому, что Россия может превратиться в «свалку отходов» иностранного происхождения с самыми тяжелыми
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды 624 экологическими последствиями для нынешнего и особенно будущих поколений.
Нет сомнения, чтЬ, опираясь на свои громадные природные ресурсы, научно-технический потенциал и высококвалифицированную рабочую силу, Россия в XXI веке начнет подъем экономики. Это позволит ей вернуть подобающее место в списке великих промышленных держав, резко снизить зависимость страны от Запада, перестать быть сырьевым донором последнего и рынком сбыта его второсортной технолотической продукции. В связи с этим важно при проведении политики международного экологического сотрудничества исключать взятие Россией на себя таких обязательств, которые бы помешали в перспективе ее собственному развитию. «Экологическая карта», разыгрываемая в социальном, экономическом и военном аспектах, может стать эффективным, острым средством,воздействия на международную и внутреннюю политику страны.
Цризнавая огромную положительную роль международного экологического сотрудничества в решении проблемы сохранения человеческой цивилизации на переломном этапе ее развития, следует четко определить, тем не менее, и национальные цели России в сфере экологии, к которым, в частности, относятся:
1.	Обеспечение экологической безопасности на государственном • уровне и создание необходимых условий региональным и местным органам государственной власти для обеспечения экологической безопасности на соответствующих уровнях. Эта цель, как указывают специалисты (В.Н. Морозов, Г.П. Серов), должна быть достигнута минимизацией группового и индивидуального риска, обусловленного природными и техногенными причинами, уменьшением напряженности антропогенных экологических ситуаций, улучшением состояния здоровья населения.
2.	Обеспечение экологического суверенитета (независимости) России за счет получения доступа к мировым природным ресурсам, выделения справедливых квот на изъятие тех или иных природных ресурсов, рачительного отношения к национальным природным богатствам, пересмотра тех международных договоров, которые ущемляют интересы страны, а также нейтрализации экологических агрессий, шантажа, угроз и т.д.
3.	Выход из экономического кризиса и обеспечение эффективности рыночных сил в направлении защиты и улучшения качественного состояния окружающей среды, в частности путем создания рынка экологических технологий и услуг и ресурсного рынка для обмена природными ресурсами и услугами. При этом должна возрасти регулирующая роль государства при выполнении экологических программ.
В настоящее время решается вопрос о вступлении России во
Всемирную торговую организацию (ВТО). Страны-участницы этой организации, несомненно, получают определенные экономические преимущества, но, в то же время, должны, подчиняясь ее уставу, отказаться от ряда национальных приоритетов, если это может помешать более свободному перемещению трудовых и природных ресурсов и, прежде всего товаров, производимых в рамках ВТО.
Участие России в ВТО неизбежно приведет к еще более значительной добыче природных ресурсов, особенно энергоресурсов, расширению экспорта древесины и т.п., а также ускорению «утечки мозгов». Территория России будет использована для создания транспортных коммуникаций между Западом и Востоком, Севером и Югом. Все это, очевидно, усилит давление на природные экосистемы страны, вызовет их деградацию и истощение; особенно пострадают экосистемы тайги и тундры. Конечно, Россия не может остаться на обочине международной экономики, но интересы ее должны быть подчинены перспективам экологически устойчивого развития, при котором гарантируется соблюдение прав будущих поколений на чистую, здоровую, благоприятную для жизни окружающую природную среду.
Вопросы для самоконтроля
I. Дайте определение понятия «объект международно -правовой охраны ОПС».
2. Сформулируйте принпипы международного сотрудничества в области охраны природной среды-
s.	В чем состоит идея устойчивого развития пивилизапии? Какие стратегические задачи необходимо решить для еереализации?
4.	Почему господствующая ныне рыночно-потребительская модель экономики не может быть оптимальной для устойчивого развития? Обоснуйте ответ.
5.	Перечислите основополагающие принпипы политики РФ в области охраны ОПС, закрепленные законодательно. Вытекают ли они из документов ООН?
6.	Что такое примат международного права над внутренним правом государства в области природоохранительного 'законодательства? Ваше отношение к нему?
7.	Что такое политика «двойных экологических стандартов»? «Экологический колониализм»? Можете ли вы привести соответствую пше примеры?
8.	Правомочно ли, на Ваш взгляд, понятие «напиональные цели России в сфере экологии» ?
9.	В чем состоит суть понятия «экологический суверенитет» России?
Глава 25 Международные стандарты ИСО и Российская система стандартизации и сертификации продукции по экологическим требованиям
Резко возросшие контакты российских фирм с зарубежными, а также предстоящее вступление России во Всемирную торговую организацию (ВТО) должны поднять на более высокую ступень экологическую «привлекательность» отечественных товаров и услуг. В противном случае их трудно будет продвинуть на уже насыщенный международный рынок, особенно, западных стран. В этом аспекте большую значимость приобретает соблюдение требований международных экологических стандартов на выпускаемую продукцию и соответствующая ее сертификация.
Наличие у фирмы — производителя сертификата, т.е. документа об экологическом качестве товара или услуги, выданного государственным органом или иной уполномоченной на то организацией-(в том числе международной), повышает уровень доверия потенциального покупателя и, естественно, престижность как самой фирмы, так и страны.
§ 1 Историческая справка
С 1926 года и до начала второй мировой войны координацию работ по международной стандартизации проводила Международная федерация национальных организаций по стандартизации (ISA), а в 1946 году была основана International Organization for Standartization (международная организация по стандартизации). Учредители договорились назвать организацию ISO, взяв часть греческого слова «isos», что означает «равный». ISO (ИСО) предоставлен статус специализированного учреждения ООН. Стандарты разрабатываются в Технических комитетах и издаются секретариатом, который размещается в Женеве (Швейцария), на двух языках — английском и французском, хотя официальных языков ИСО — три: английский, французский и русский. Россия является постоянным членом руководящих органов ИСО, а также активным членом большинства Технических комитетов (ТК).
Большое значение в развитии стандартов управления окружающей средой сыграло постановление Европейского Сообщества (European
Community) № 1836/93 от 29.06.93 «Об экологическом аудите». Оно определило условия для добровольного участия компаний промышленного сектора в системе сообществ по управлению и проверке экологического качества своей продукции.
Быстрое распространение международных стандартов систем менеджмента окружающей среды (ОС) в абсолютном большинстве стран и та динамика, с которой эти процессы происходят, позволяют предположить, что внедрение стандартов ИСО приобретает исключительную важность и для России.
В ряду причин и мотивов для внедрения на российских предприятиях системы менеджмента окружающей среды (СМОС) одним из основных является получение конкурентных преимуществ и, соответственно, возможностей для продвижения своих товаров и услуг на перспективные рынки, где велика доля сертифицированных в экологическом отношении компаний. Однако в условиях усиливающейся конкуренции и Возможного вхождения России в ВТО то количество предприятий стран СНГ, которые сертифицировали свои СМОС по международным стандартам. ИСО серии 14000 (таблица 25.1), явно недостаточно.
Таблипа25.1
Страны с наибольшим приростом сертифицированных но ИСО 14000 компаний на 31.12.2001 г.
Страна	Было на 31.12.2000	Стало на 31.12.2001	Прирост
Япония	5556	8123	2567
Германия	1260	3380	2120
Испания	600	2064	1464
Италия	521	1295	774
Швеция	1370	2070	700
США	1042	1645	603
Гайпэй (Китай)	421	999	578
Китай	510	1085	575
Франция	710	1029	382
Дания	580	919	339
Страны СНГ			
Россия	3	12	9
Украина	—	1	1
Беларусь	—	2	2
Казахстан	—	1	1
Источник: The ISO Survey of ISO 9000 and 14000 Certificates — Eleventh cycle
§ 2 Стандарты ИСО серии 14000, структура ИСО/ТК-207
Разработка стандартов ИСО серии 14000 осуществлялась Техническим комитетом ИСО «Экологический менеджмент» (ИСО /ТК-207), созданным в 1993 году. В соответствии с направлениями деятельности внутри подкомитетов (ПК) были созданы рабочие группы (РГ). Структура Технического комитета ИСО/ТК-207 «Экологический менеджмент» приведена в табл. 25.2.
Помимо перечисленных в таблице рабочих групп в составе ИСО/ТК-207 имеется РГ «Учет требований охраны окружающей среды в стандартах на продукцию» (Германия) и РГ «Лесоводство» (Новая Зеландия), которые не входят ни в один из подкомитетов и функционируют автономно.
Приоритетными направлениями в деятельности ИСО/ТК-207 в области экологического менеджмента являются: 1) разработка рекомендаций по созданию и обеспечению функционирования СМОС для предприятий независимо от области их деятельности и размеров; 2) создание стандартов по маркировке продукции, не наносящей вред ОС; 3) разработка стандартов по оценке воздействия на ОС на всех стадиях жизненного цикла; 4) разработка требований к СМОС; 5) разработка стандартов по опенке экологичности производственных систем; 6) разработка стандартов по экоаудиту; 7) разработка рекомендаций по учету требований по охране ОС в стандартах на продукцию; 8) разработка стандарта с терминами и их определениями в области экологического менеджмента.
Большая часть из этих задач реализована или находится на различных стадиях выполнения. В соответствии с уровнем проработки документам присваивается соответствующий статус: TR — технический отчет; WD — на уровне рабочих групп; CD — незаконченная разработка на уровне Технического комитета; DIS — проект международного стандарта, вышедший за пределы секретариата; F DIS — окончательный проект, передаваемый для голосования в страны — члены ИСО; ISO Guide — руководство.
Таблица 25.2
Структура Технического комитета ИСО/ТК-207 «Экологический менеджмент»______________
Технический комитет ИСО/ТК 207 «Экологический менеджмент» (Секретариат - Канада)	
ПК-1 Системы экологического менеджмента . (Великобритания)'	РГ-1 Требования к системам экологического менеджмента
	РГ-2 Руководство по принципам организации и функционирования систем экологического менеджмента
	РГ-3 Малые и средние предприятия
Окончание табл 25.2
ПК-2 Экологический аудит (Голландия)	РГ-1 Принципы аудита
	РГ-2 Процедуры аудита
	РГ-3 Квалификационные требования к экологам-аудиторам
	РГ-4 Оценка экологичности объектов
ПК-3 Экологическая маркировка (Австралия)	РГ-1 Экологическая маркировка Основные принципы программ маркировки
	РГ-2 Экологическая маркировка и заявления-декларации
	РГ-3 Цель и принципы всех видов экологической маркировки
ПК-4 Оценка характеристик экологичности (США)	рГ-1 Основы оценки характеристик экологичности
	РГ-2 Оценка характеристик экологичности
ПК-5 Оценка жизненного цикла (Франция)	РГ-1 Основные принципы и методы
	РГ-2 Инвентаризационный анализ. Основные положения
	РГ-3 Инвентаризационный анализ с учетом особенностей объекта
	РГ-4 Оценка воздействий на окружающую среду на стадиях жизненного цикла
	РГ-5 Оценка возможностей улучшения экологических характеристик жизненного никла
ПК-6 Термины и определения (Норвегия)	
Для вступления стандарта в силу необходимо, чтобы за него проголосовало не менее 75 % стран — членов ИСО.
После принятия стандарта его аутентичный текст принимается национальным органом стандартизации. В Европейском Сообществе стандарты издаются на трех официальных языках (английский, французский, немецкий) — EN ISO 14001: 1996, затем национальные стандарты — в Германии DIN EN ISO 14001: 1996. В Российской Федерации этот стандарт был принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 21 октября 1998 года № 378 и получил обозначение-ГОСТ Р ИСО 14001-98 ^Системы управления окружающей средой. Требования и руководство по применению». В 1998 и 1999 году в России был разработан и введен в действие ряд стандартов ИСО серии 14000:
— ГОСТ Р ИСО 14004-98 Система управления окружающей средой. Общие руководящие указания по принципам, системам и средствам обеспечения функционирования.
— ГОСТ Р ИСО 14010-98’ Руководящие указания по ’экологическому
Часть И. Управление качеством окружающей природной среды 630 аудиту. Основные принципы.
— ГОСТ Р ИСО 14011-98* Руководящие указания по экологическому аудиту. Процедуры аудита систем управления окружающей средой.
— ГОСТ Р ИСО 14012-98' Руководящие указания по экологическому аудиту. Квалификационные критерии для аудиторов в области экологии.
— ГОС! Р ИСО 14040-99 Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Принципы и структура.
— ГОСТ Р ИСО 14050-99 Управление окружающей средой. Словарь.
В стандарте ГОСТ Р ИСО 14050-99 содержатся понятия и их определения, используемые в стандартах ИСО серии 14000 и связанные с менеджментом ОС. В нем указана область применения и даны 26 определений.
Среди них определение целевого и планового экологических показателей, экологической эффективности, экологической политики, экологического аспекта и др.
Впоследствии в качестве национальных стандартов были приняты: ГОСТРИСО 14031-2001; ГОСТРИСО 14020-99; ГОСТР ИСО 14021-99; ГОСТ Р ИСО 14024-2000; ГОСТ Р ИСО 14041-2000; ГОСТ Р ИСО 14042-2001; ГОСТ Р ИСО 14043-2001.
Обострение проблемы охраны ОС и возможности воздействий на нее, связанных с изготовляемой и потребляемой продукцией (услугами), актуализирует разработку методов, направленных на снижение этих воздействий. Одним из них является оценка жизненного цикла (ОЖЦ). В принятом 22.02.1999 г. стандарте ГОСТ Р ИСО 14040-99 «Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Принципы и структура» приведены принципы и структура ОЖЦ, обеспечивающие проведение исследований и предоставление отчетности по ОЖЦ, а также некоторые минимальные требования к методу, который включает в себя следующие этапы;
1)	проведение инвентаризации соответствующих входных и выходных потоков;
2)	оценка потенциальных воздействий на ОС, связанных с этими потоками;
3)	интерпретация результатов анализа и оценки.
На основе этого метода оцениваются экологические аспекты, начиная от приобретения сырья для производства до утилизации продукта или окончания эксплуатации.
ОЖЦ - один из методов управления ОС, но он применим не для
*В настоящее время данные стандарты пересмотрены, .вместо них введен стандарт ИСО 19011: 2002 ‘'Рекомендации по аудиту систем менеджмента качества и/или охраны окружающей среды.”
всех ситуаций. Как правило, ОЖЦ касается экологических и социальных аспектов продукции. Дополнительная информация, относящаяся к различным стадиям ОЖЦ, содержится в других стандартах: ГОСТ Р ИСО 14041-2000, ГОСТ Р ИСО 14042-2001, ГОСТ Р ИСО 14043-2001, а также ISO/TR 14048:1999 и ISO/TR 14049:1999. Фазы оценки жизненного цикла приведены на рисунке 25.1.
Непосредственное применение
Разработка и усовершенствование продукции
Стратегическое планирование
Открытость погити-ки
Маркетинг
Прочее
Рис. 25.1. Фазы ОЖЦ
Настоящий стандарт устанавливает общую структуру, принципы и требования к проведению исследований, касающихся ОЖЦ и составления отчетности.
§ 3. Концептуальные основы стандартов ИСО серий 14000 и 9000
Для успешного внедрения и эффективного функционирования стандартов в области менеджмента экологического качества активно применяют концепции, получившие широкое распространение с 20-х годов прошлого века в США, Японии и странах Западной Европы. К ним относится предложенная американская идеология обеспечения
Часть )1. Управление качеством окружающей природной среды 632 качества по Дж. М. Джурану AQI (Ежегодное улучшение качества). Концепция «ноль дефектов» Ф. Кросби и его «четыре заповеди культурного взлета предприятия» очень близки принципу «пяти нулей» (Япония):
—	не создавать условий для появления дефектов;
—	не передавать дефектную продукцию на следующую стадию;
—	не принимать дефектную продукцию на следующей стадии;
—	не изменять технологические режимы;
—	не повторять ошибки;
и принципу «пяти S»:
—	Seiri — организация работы;
—	Seitor — аккуратность;
—	Seiso - чистота;
—	Seiketsu — стандартизация;
—	Shitsuke — самодисциплина.
Широко известны «восемь принципов Джурана», философия обеспечения качества Файгенбаума и Ишикавы, но наибольшее распространение получила философия Деминга (США) как универсальный принцип управления качеством и/или окружающей средой в виде принципа непрерывного улучшения. Циклический процесс непрерывного улучшения PDCA (цикл Деминга) включает четыре этапа (рис.25.2).
Рис. 13.2. Постоянное улучшение - Цирл Деминга PDCA
Р-Р1ап (планирование: установить пели и процессы для получения необходимых экологических результатов в соответствии с требованиями потребителя и политикой организации).
D-Do (выполнение: внедрить процессы).
C-Check (контроль: проводить мониторинг процессов и продукции и оценивать их по отношению к политике, целям и требованиям к продукции).
A-Action (коррекция: предпринимать действия по постоянному улучшению функционирования процессов).
При создании и совершенствовании системы менеджмента экологического качества рекомендуется применять с учетом особенностей организации различные прикладные методики. К наиболее часто применяемым можно отнести: 1) менеджмент бизнес-процессов — ВРМ (Business Process Management); 2) метод FMAE (Failure Mode and Effects) — анализ возможных возникновений и влияний, который используется для системного анализа надежности и безопасности; 3) статистический контроль технологических процессов (SPC); 4) развертывание функций качества (QFD) — перенос потребностей заказчика на конкретные требования и характеристики продукта в отдельные подразделения предприятия для их осмысления и реализации. QFD как метод был разработан в 1966 г. и впервые применен в 1972 г. в компании Mitsubishi, с 1977 г. в Toyota, с 1980 г. применяется в США, с 1988 г. в Германии.
Использование философского аппарата в области построения систем менеджмента качества (QMS) и различных методик позволяет выстраивать высокоэффективные системы обеспечения гарантированного качества с высокой степенью удовлетворения экологических запросов потребителей (рис. 25.3).
Стандарт ИСО 9001: 2000 устанавливает требования к QMS, которые могут быть использованы организациями для внутреннего применения в целях сертификации (QMS). В центре.внимания этого стандарта результативность (достижение поставленных и согласованных с политикой в области качества целей) с точки зрения выполнения требований потребителя., В стандарте ИСО 9004:2000 вместо критерия результативности большое значение придается эффективности (т.е. какими удельными затратами были достигнуты намеченные цели). Оба этих стандарта были разработаны как согласованная пара стандартов на систему менеджмента качества и имеют сходную структуру. Также они согласованы с ИСО 14001:1996 с тем, чтобы улучшить совместимость этих стандартов в интересах сообщества пользователей (табл. 25.3).
-► Деятельность, добавляющая ценность
Информационные потоки
Рис'25.3. Модель системы менеджмента качества - процессный подход
Такое тесное родство между стандартами ИСО серии 14000 и серии 9000 позволяет в ряде случаев формировать общую политику, проводить экологические аудиты (как сертификационные, так и наблюдательные) совместно.
Эта интеграция продолжается и в настоящее время. В частности, были пересмотрены стандарты по аудиту, и вместо ИСО 10011-1:1990, ИСО 10011-2:1991, ИСО 10011-3:1991, ИСО 14010:1996, ИСО 14011:1996, ИСО 14012:1996 был принят единый стандарт, подготовленный ИСО/ТК 176/ПКЗ и ИСО/ТК 207/ПК2 — «Рекомендации по аудиту систем Менеджмента качества и/или охраны окружающей среды» ИСО 19011:2002. Несомненно, движением к более глубокой интеграции, а в дальнейшем, возможно, и к объединению
стандартов 9000 и 14000 серий послужит намеченный комитетом ISO TC207SC1 пересмотр стандартов ISO 14001:96 и ISO 14004:96. Календарный план предусматривает запрос и обсуждение проектов начать в сентябре 2003 года с вьиодом на публикацию новой редакции стандартов к концу 2004 года.
Таблица 25.3
Соответствие между ИСО 14001:1996 и ИСО 9001:2000
ISO 14001:1996		ISO 9001:2000	
Введение		0 0.1  0.2 0.3 0.4	Введение Общие положения Процессный подход Взаимосвязь с ИСО 9004 Совместимость с другими системами менеджмента
Область применения	1	1 1.1 1.2	Область применения Общие положения Применение
Нормативные ссылки	2	2	Нормативная ссылка
Определения	3	3	Термины и определения
Требования к системе менеджмента окружающей среды	4	4	Системы менеджмента качества
Общие требования	4.1	4.1 5.5 5.5.1	Общие требования Ответственность, полномочия и коммуникация Ответственность и полномочия
Политика в области окружающей среди	4.2	5.1 5.3 8.5	Обязательства руководства Политика в области качества Улучшение
Планирование	4-3	5.4	Планирование
' Экологические аспекты	4.3-1	5.2 7.2.1 7.2.2	Ориентация на потребителя Определение требований, относящихся к продукции Анализ требований, относящихся к продукции
Законодательные и другие требования	4.3.2	5.2 7.2.1	Ориентация на потребителя Определение требований, относящихся к продукции
Цели и задачи	4.3.3	5.4.1	Цели в области качества
Программы в области менеджмента окружающей среды	4.3.4	5.4.2 8.5.1	Планирование системы менеджмента качества Постоянное улучшение
Внедрение и функционирование	4.4	7 7.1	Жизненный пикл продукции Планирование жизненного цикла продукции
Продолжение табл. 25.3
Структура и ответственность	4 и 4.!	5 5.1 5.5 1 552 6 6.1 6.2 6.2.1 6.3 6 4	Ответственность руководства Обязательства руководства Ответственность и полномочия Представитель руководства Менеджмент ресурсов Обеспечение ресурсами Человеческие ресурсы Общие положения Инфраструктура Производственная среда
Подготовка кадров, осознание и компетентность	4.4.2	6.2.2	Компетентность, осведомленность и подготовка персонала
Взаимодействие	4.4.3	553 7.2.3	Внутренняя коммуникация Коммуникация с потребителями
Документация системы  менеджмента окружающей среды	4.4.4	4.2 4.2.1 4.2.2	Требования к документации Общие положения Руководство по качеству
Управление документацией	4.4.5	4.2 3	Управление документами
Управление производством	4.4.6	7 7.1 7.2 7.2.1 7.2.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5	Создание продукции Планирование создания продукции Процессы, связанные с потребителем Определение требований, относящихся к продукции Анализ требований, относящихся к продукции Проектирование и разработка Планирование проектирования и разработки Входные данные для проектирования и разработки Выходные данные проектирования и разработки Анализ проектирования и разработки Верификация проекта и разработки
		7.3.6 7.3.7 7.4 7.4.1 7.4.2. 7.4.3 7.5 7.5.1	Валидация проекта и разработки Управление изменениями проектами и разработки Закупки Процесс закупок Информация по закупкам Верификация закупленной 'продукции Производство и сервисное обслуживание Управление производством н сервисным обслуживанием
Окончание табл. 25.3
		7.5.3 7.5.4 7 5.5 7.5.2	Идентификация и прослеживаемость Собственность потребителя Сохранение продукции Валидация процессов производства и сервисного обслуживания
Подготовка к действиям в аварийных ситуациях и преодолению их последствий	4.4 7	8.3	Управление несоответствующей , продукцией
Контроль и корректирующие действия	4.5	8	Измерение, анализ и улучшения
Мониторинг и измерения	4.5.1	7.6 8.1 8.2 8.2.1 8.2.3 8.2.4 8.4	Управление устройствами для мониторинга и измерений Общие положения Мониторинг и измерение Удовлетворенность потребителя Мониторинг и измерение процессов Мониторинг и измерение продукции Анализ данных
Несоответствия и корректирующие и предупреждающие действия	4.5.2	8.3 8.5.2 8.5.3	Управление несоответствующей продукцией Корректирующие действия . Предупреждающие действия
Записи	4.5.3	4.2.4	Управление записями
Аудит системы менеджмента окружающей среды	4.5.4	8.2.2	Внутренний аудит
Анализ со стороны руководства	4-6	5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3	Анализ со стороны руководства Общие положения Входные данные для анализа Выходные данные для анализа
§ 4. Порядок внедрения СМОС и его сертификация. Аудит СМОС
Руководство организации, решившее разработать, внедрить и поддерживать в рабочем состоянии СМОС, должно предварительно определить экологическую политику организации и обеспечить, чтобы эта политика соответствовала характеру, масштабу и воздействиям на ОС, включала обязательства по постоянному улучшению, не противоречила природоохранному законодательству и регламентам, устанавливала целевые и плановые экологические показатели, документально оформлялась, была разъяснена персоналу и доступна д ля общественности.
Для того чтобы организация могла гарантировать, что все экологические аспекты, связанные с возможными значительными воздействиями на ОС, определены и находятся под контролем, необходимо установить и поддерживать в рабочем состоянии процедуры экологической сертификации.
При оценке значимости указанных воздействий следует выделять экологические аспекты (вероятность, характер, масштаб, интенсивность, продолжительность воздействий) и хозяйственные (затраты на измерение уровня, возможность нормативно-правового регулирования, трудности измерения характеристики воздействий и др.). К хозяйственным аспектам следует отнести также и мнение заинтересованных сторон. Последние можно объединить в следующие группы: I) имеющие финансовые интересы (владельцы, персонал, финансово-кредитные организации, партнеры и т.д.); 2) имеющие нефинансовые интересы (органы власти, средства массовой информации, Общественные объединения, регулирующие органы и т.д.); 3) представляющие интересы устойчивого развития государства (политические деятели, общественность и т.д.).
В разделе «Планирование» наряду с экологическими аспектами определяются требования к организации по установлению и поддержанию в рабочем состоянии процедуры сертификации требований законодательных актов и других требований. Также определяются целевые и плановые экологические показатели. Целевые показатели должны быть в максимальной степени конкретны, а плановые - измеряемы, где это возможно.
В практической деятельности при разработке указанных показателей может быть использован план природоохранных мероприятий на перспективный период как составная часть экологического паспорта природопользователя (в соответствии с формой ГОСТ Р 17.0.0.06-2000).
Таким образом, через экологические цели экологическая политика организации трансформируется в экологические программы с определением и последующим распределением ответственности за достижение целевых и плановых экологических показателей для каждого подразделения и уровня в рамках организации. Очевидно, что программа должна включать сроки реализации и выделение необходимых ресурсов (материальных, людских, финансовых и т.д.).
Для успешного внедрения и эффективного функционирования СМОС необходимо определить обязанности, ответственность и
полномочия с документальным оформлением и доведением до сведения всех, кого это касается. Составляются матрицы распределения ответственности различных уровней (за функционирование СМОС в целом, за функционирование конкретного элемента СМОС, за функционирование СМОС между сотрудниками подразделения). Руководство организации должно предоставить необходимые ресурсы для внедрения СМОС и контроля за ней, а также назначить своего специального представителя, облеченного надлежащими полномочиями.
Для того чтобы персонал, выполняющий работы, которые могут оказать негативное воздействие на ОС, обладал необходимой компетентностью, проводится его обучение. В его. процессе следует добиться понимания каждым своих обязанностей и своей ответственности в деле достижения соответствия экологической политике и процедурам, а также требованиям СМОС, включая требования подготовленности к аварийным ситуациям и надлежащему реагированию на них.
В стандарте прописана необходимость поддержания в рабочем состоянии необходимых коммуникаций как между различными уровнями и подразделениями организации (внутренние связи), так и получение надлежащих сообщений от внешних заинтересованных сторон, их документального оформления и ответа на них (внешняя связь).
Документация СМОС, содержащая описание основных элементов и их взаимодействия (на бумаге или электронном носителе), должна находиться под контролем и быть доступной и удобочитаемой. При этом должны быть обеспечены процедуры, позволяющие: 1) быстро найти необходимый документ; 2) изъять устаревший документ из всех пунктов рассылки и предотвратить его непреднамеренное использование, а оставленные контрольные (архивные) экземпляры надлежащим ббразом идентифицировать; 3) периодически анализировать документацию, а при необходимости пересматривать и утверждать; 4) обеспечить доступность текущих изданий и Др.
Для обеспечения эффективного управления необходимо идентифицировать, производственные операпии, связанные с важными экологическими аспектами, письменно установить надлежащие процедуры и методологические инструкции. При подготовке к аварийным ситуациям и соответствующему реагированию на них необходимо провести тщательный анализ,
Часть И. Управление качеством окружающей природной среды 640 определить риски возможных аварий, подготовить варианты реагирования на них, ограничив и избежав при этом возможного воздействия на окружающую среду. В обязательном порядке следует разработать планы учебных тревог, их проверку, актуализацию, тестирование.
Для проведения проверок и корректирующих действий необходимо вести регулярный мониторинг и измерения основных характеристик своих операпий и видов деятельности, которые могут существенно воздействовать на ОС. Аппаратура контроля должна проверяться и поддерживаться в рабочем состоянии, а записи, касающиеся этих процессов, должны сохраняться. Для устранения причин действительного и потенциального несоответствия разрабатываются корректирующие и предупреждающие действия, пропорциональные значимости проблем и адекватные выявленному воздействию на ОС.
Сведения об обучении, результатах аудита и проведенных анализах должны быть идентифипированы и должны быть удобочитаемыми и п ро с л ежива емьгм и.
При проведении аудита 6^96’следует определить: соответствует ли СМОС запланированным мероприятиям, в том числе требованиям стандарта? должным ли образом СМОС реализуется и поддерживается в рабочем состоянии? Для проведения аудита (внутреннего) из числа сотрудников создается группа аудиторов, которые проходят соответствующее обучение и, согласно ежегодно составляемому графику аудитов, проверяют поэлементное функционирование СМОС в подразделениях. О-результатах аудита информация предоставляется руководству организации.
Высшее руководство для определения возможной потребности в изменениях направления, целевых показателей и других элементов СМОС в связи с изменившимися обстоятельствами, результатами аудита и обязательствами по постоянному улучшению должно анализировать СМОС через установленные им промежутки времени. Анализ проводится для обеспечения постоянной пригодности СМОС, ее адекватности и эффективности и его результаты необходимо надлежащим образом документально оформлять. В целом структура ИСО 14001 представлена на рис. 25.4.
Процесс сертификации СМОС на соответствие ISO 14001 представляет многоэтапный пропесс.
На первом этапе, который можно рассматривать как подготовку к аудиту, оценивается целесообразность проведения сертификации. Он
641 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование может включать предварительный визит на предприятие, предварительный аудит, составление каталога вопросов. Наиболее предпочтителен предварительный аудит, т.к. в результате его проведения выявляются слабые места в СМОС и документапии системы. Предварительный аудит может быть проведен только один раз.
На втором этапе оценивается официально предоставленная документация СМОС. Документация передается главному аудитору за четыре недели до аудита в актуализированном состоянии. Опенка документации проводится на основе контрольного перечня вопросов по аудиту и в форме отчета передается заказчику. При опенке документов выявляется, проведен ли полный внутренний аудит СМОС (все ли элементы проверены в результате внутреннего аудита), проведена ли оценка СМОС со стороны руководства.
Сертификационный аудит проводится после устранения всех отклонений, выявленных при проверке документации СМОС. Перед его началом заказчик получает согласованный с ним план аудита. При проведении сертификационного аудита предприятие обязано демонстрировать практическое использование описанных процессов. Во время заключительной встречи группы аудиторов с руководством предприятия сообщаются результаты аудита, они фиксируются в отчете об аудите и в отчете об отклонениях (критических и некритических). Критические отклонения — отклонения, ставящие под сомнение эффективность функционирования СМОС. Некритические отклонения — отдельные отклонения, не ставящие под сомнение эффективность функционирования СМОС. Результативность корректирующих мероприятий по некритическим отклонениям проверяется в ходе последующих (наблюдательных, расширительных, повторных) аудитов.
Если в ходе аудита выявляется нарушение • существующего законодательства об охране окружающей среды, то это расценивается как критическое отклонение.
При положительном результате проверки органом по сертификации руководителям организации выдается сертификат сроком на три года с условием ежегодного проведения наблюдательных аудитов. Если же имеет место одно или несколько критических замечаний, или отсутствует документированное положение и выполнение прямого требования нормы, аудит прерывается (или по согласованию с руководством предприятия переводится в статус предварительного, если такового ещё не было). В этом случае требуется проведение дополнительного аудита. 21 Экология Уч. нос. для студ. ВУЗа
Рис. 25.4. Структура ИСО 14001
При проведении ежегодных наблюдательных аудитов постоянно опенивается 9 из 18 элементов (см. габл. 25.3): политика в области охраны ОС (4.2); экологические аспекты (4.3.1); цели и задачи (4.3.3); программы менеджмента ОС (4.3.4); структура и ответственность (4.4.1); документация СМОС (4.4.4); несоответствия, корректирующие и предупреждающие действия (4.5.2); аудит СМОС (4.5.4); анализ со стороны руководства (4.6).
Остальные элементы распределяются между двумя наблюдательными аудитами. После проведения аудита заказчик и определенные им стороны получают отчет. При выявлении отклонений поступают так же, как и при сертификационном аудите, а при наличии критических отклонений сертификат может быть отозван.
Спустя три года для продления действия сертификата проводится повторный аудит (Ре-аудит).
Если возникает необходимость в расширении области применения действующего сертификата, проводится расширительный аудит. При аудите проверяется документация СМОС расширяющейся области и все элементы, касающиеся расширения. Как правило, он проводится в рамках наблюдательного или повторного аудита, срок действия сертификата не изменяется.
Рекомендапии по принципам аудита, управлению программами аудитов, проведению аудитов СМК (систем менеджмента качества) и/или СМОС, а также компетентности аудиторов в проведении этих аудитов описаны в стандарте ИСО 19011:2002.
При проведении аудита следует руководствоваться рядом принципов: этичное поведение, беспристрастность, профессиональная осмотрительность, независимость аудиторов и др. Их строгое соблюдение является предпосылкой для составления объективных заключений по результатам аудита.
Организация, которой необходимо провести аудит, должна внедрить и поддерживать эффективную и результативную программу аудита. Цель программы аудита — спланировать вид и количество аудитов, идентифицировать и обеспечить ресурсами, необходимыми для их проведения.
В управлении программой аудита предполагается применение цикла Деминга (рис. 25.5).
Примечание. Цифры в скобках указывают соответствующий раздел Международного Стандарта.
Рис 25.5. Управление программой аудита
В шестом разделе стандарта ИСО 19011:2002 содержатся рекомендации по управлению и проведению аудитов СМК и СМОС. Каждый аудит должен опираться на документированные цели, области и критерии. Цели аудита определяются заказчиком. Область аудита описывает его глубину и границы (месторасположение, структурные единицы, деятельность и производственные процессы организации, время аудита). Критерии аудита могут включать в себя политику, процедуры, стандарты, требования СМОС, требования стандартов.
После определения возможности проведения аудита формируется
645 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование группа по аудиту с учетом необходимой компетенции входящих в нее лип. В нее могут быть включены технические эксперты, которые работают под руководством аудитора. Схема проведения аудита показана на рисунке 25.6.
Рис. 25.6. Проведение аудита
Перед проведением аудита «на месте» руководителем группы по аудиту разрабатывается план аудита, который должен быть представлен для ознакомления проверяемой организации Если аудит осуществляет группа аудиторов, то ее руководитель распределяет обязанности между ними, также он отвечает и за подготовку рабочих документов.
При проведении аудита могут быть выявлены несоответствия, они должны быть задокументированы, классифипированы проанализированы проверяемой организацией для признания их объективными.
На заключительном совещании руководителем группы предоставляются результаты наблюдения и заключение по аудиту, а если это предусмотрено целями аудита, то предлагаются и рекомендации по улучшению. Проверяемая организация должна дать согласие на проведение корректирующих действий в определенные сроки.
Руководитель группы несет ответственность за подготовку и содержание отчета по аудиту, который должен быть оформлен в согласованные сроки. Отчет по аудиту является собственностью заказчика аудита, и поэтому группой по аудиту и всеми получателями информации должна строго соблюдаться конфиденциальность.
Аудит считается завершенным, когда работа, предусмотренная планом, завершена, и утвержденный отчет по аудиту разослан.
Адекватность аудита зависит от компетентности группы аудиторов. Для аккредитации в органах сертификации аудитор должен обладать определенными личностными качествами: открытостью, дипломатичностью, наблюдательностью, восприимчивостью, упорством, решительностью, нравственностью и умением продемонстрировать свои знания и навыки. Аудиторы СМОС должны обладать и специальными знаниями: в методах и технологиях менеджмента охраны ОС, в технических видах деятельности и деятельности по охране ОС, в науке об ОС и технологиях.
Особые требования предъявляются к руководителям групп по аудиту. Они должны обладать навыками планирования аудита и эффективного использования ресурсов, организации и умелого распределения работы между членами группы, подготовки отчета по аудиту, а также способностью предупреждать и разрешать конфликты. Для постоянного роста профессионализма аудиторов предусматривается их дополнительное обучение, участие в семинарах, конференциях, стажировках и другие виды деятельности.
§ 5. Системы обязательной сертификации по экологическим требованиям (СОСЭТ).
Экологическая маркировка продукции
Наряду с добровольной сертификацией на системы менеджмента окружающей среды, пока не получившей надлежащего распространения в Российской Федерации (из 36765 организаций, сертифицированных по ИСО 14001-96, на начало 2002 г. в РФ сертифицировано только 12!) функционируют и системы обязательной сертификации. Между Госстандартом РФ и Министерством природных ресурсов 5.04.93 г. было заключено соглашение « О взаимодействии в работах по стандартизации, метрологии и сертификации», в котором предусматривалось создание самостоятельной системы экологической сертификации. В соответствии с этим соглашением и Законом РФ «О сертификации продукции и услуг» 1.10.96 г. в Госстандарте России была зарегистрирована Система обязательной сертификации по экологическим требованиям (СОСЭТ) (постановление № 66-А). Указанная система имеет четыре функциональных блока: государственного управления, аккредитации, сертификации и учебно-консультационной деятельности. Нормативно СОСЭТ обеспечивается пятнадцатью документами.
В Федеральном законе «Об охране окружающей среды» №7-ФЗ от 10.01.02 г. статья 31 определяет процедуру экологической сертификации в добровольной и обязательной формах. Схему и форму сертификации устанавливает орган Системы по сертификации. При проведении экологической сертификации необходимо подтверждение всех показателей, регламентированных в нормативном документе. Организации, получившие экологический сертификат, могут (как поощрение) наносить на свою продукцию (упаковку, тару, ярлык, этикетку) экологическую' маркировку (система экологической маркировки впервые была применена в Германии в 1978 г., в Японии в 1989 г.). В соответствии с НД-11-2002 «Система обязательной сертификации по экологическим требованиям. Экологическая маркировка продукции» маркировка производится клеймением или печатанием на несъемной части каждой единицы сертифицированной продукции. В случае невозможности нанесения на продукцию маркировку наносят на тару (упаковку) или прикрепляют специально изготовленные носители знака на готовую продукцию. Наряду с экологическим знаком соответствия применяются символы экологической маркировки совмест
но со знаками соответствия. Применяются, например, знаки: «Продукция поддается вторичному использованию», «Зеленая точка», «Свободно от хлора», «Голубой ангел», «Продукция получена из вторичного сырья» и т.д. Использование этих изображений (знаков) регламентируют соответствующие документы. Использование знака «Петля Мобиуса» регламентирует ГОСТ Р ИСО 14021-2002 «Этикетки и декларации. Экологическая маркировка типа II. Само декларации».
Важнейшая задача экологической маркировки как экологической характеристики продукции состоит в том, чтобы привлечь к ней внимание потенциальных покупателей и обеспечить благоприятный рынок сбыта.
Для более глубокого изучения материалов данной главы рекомендуются следующие источники:
1.	ГОСТ Р.ИСО 9001:2001 Системы менеджмента качества. Требования.
2.	ГОСТ Р ИСО 14001-98 Системы управления окружающей средой. Требования и руководство по применению.
3.	ГОСТ Р ИСО 14004-98 Системы управления окружающей средой. Общие руководящие указания по принципам, системам и средствам обеспечения.
4.	ГОСТ Р ИСО 14040-99 Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Принципы и структура.
5.	ГОСТ Р ИСО 14050-99 Управление окружающей средой. Словарь.
6.	ИСО 19011:2002 Рекомендации по аудиту систем менеджмента качества и/или охраны окружающей среды.
Пашков Е.В., Фомин Г.С., Красный Д.В. Международные стандарты ИСО 14000. Основы экологического управления. — М.: Издательство стандартов, 1997.
Глава 26. Природа на службе здоровья человека
Сопиальные условия жизни человека, связанные с его трудовой деятельностью, информационные и интеллектуальные перегрузки вызывают у горожан физическую и психическую усталость и эмоциональные стрессы. Накопившуюся усталость или возникшее на фоне хронической усталости переутомление человек может снять только посредством полноценного отдыха.
§ 1. Понятие о рекреационной экологии
Рекреация — восстановление здоровья и трудоспособности путем отдыха на лоне природы или во время туристической поездки, связанной с посещением интересных для обозрения мест (национальных парков, природных, архитектурных, исторических памятников, музеев и т.п.).
Раздел прикладной экологии, исследующий взаимоотношение человека или социальных групп с окружающей средой в процессе отдыха вне жилищ, восстановление здоровья и ознакомления с интересными для обозрения местами называется рекреационной экологией (Ивонин В.М. и соавт.,2000).
Рекреационная экология является теоретической основой зарождающейся в настоящее время новой науки о восстановлении сил и здоровья человека вне жилищ (на природе), получившей название рекреологии.
Основным понятием рекреационной экологии является территориальнаярекреационнаясистема(ТРС)у под которой понимают единство рекреантов, природных экосистем, рекреационных объектов, рекреационной инфраструктуры и управленческо-обслуживающего персонала. Эти составляющие являются .подсистемами ТРС, тесно связанными между собой и с рекреационной средой (рис.26.1).
(по Ивонину В.М., 1999 г.)
К рекреантам относятся отдельные люди, семьи или совместно отдыхающие группы людей. Исследования данной подсистемы ТРС проводят статистическими или социологическими методами, в основном массовым или выборочным опросом отдыхающих. На основании исследований устанавливают закономерности распределения и поведения рекреантов, их половую и возрастную структуру, предпочтительный вид рекреации, интенсивность посещения различных природных комплексов и т.д., что позволяет планировать емкости рекреационных учреждений и природных комплексов.
Для целей рекреации подбирают самые разнообразные природные экосистемы, которые оцениваются по специальным методикам. Показателями опенки могут быть климат, растительность, наличие водоемов, рельеф, сочетание экосистем. По каждому фактору определены пять классов опенки рекреационного качества природных экосистем (табл. 26.1):
Таблица 26.1
Оценка рекреационного качества природных экосистем
"Рекреационное качество природных экосистем	Факторы	
	Климат	Лесная растительность
1 класс — наилучшие условия рекреаций	Благоприятный период 9,5-10,5 месяцев: — теплое лето и умеренно холодная зима с устойчивым снежным покровом; — жаркое продолжительное лето и короткая зима без устойчивого снежного покрова	— сухие сосновые, широколиственные, хвойношироколиственные леса; — смешанные леса с примесью субтропических видов
2 класс — хорошие условия рекреации	Благоприятный период 7-9 месяцев: — жаркое и сухое лето с мягкой зимой и устойчивым снежным покровом; — умеренно теплое лето с умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом	— сухие темнохвойные, лиственные кедровые, мелколиственные леса и пойменные дубравы
3 класс” удовлетворите льные условия рекреации	Благоприятный период 3-6,5 месяцев; — прохладное дождливое лето и мягкая зима с неустойчивым снежным покровом; — жаркое засушливое лето и суровая зима 1	— темнохвойные, лиственные и смешанные заболоченные леса; — сухие осиново-березовые колки
4 класс — плохие условия рекреации	Благоприятный период 3 месяца: — знойное засушливое лето и неустойчивая зима с незначительным снежным покровом либо без него	—	притундровые березовые редколесья; —	северо-таежные ельники; — дальневосточные лиственные леса в сочетании с болотными группировками
Окончание табл. 26.1
5 класс — весьма плохие условия рекреации	Благоприятный период 1 -2 месяца — короткое прохладное дождливое лето и продолжительная зима; — знойное лето и бесснежная зима	— заболоченные редкостойные леса; — арктическиел горные тундровые леса; — леса болот; — небольшие лесные массивы среди сельскохозяйственных угодий
Водоемы	Рельеф.	Сочетание экосистем
теплое море (t° > 17 °C в течение 3-4 месяцев)	— горы (до 2 км над у м.); — предгорья, — пересеченный рельеф (холмисто-грядовый, увалисто-холмистый)	лес + горы + море
— теплое озеро, водохранилище, крупная река; — прохладное море (t° = 16 °C в течение 2-3 месяцев)	увалистый, террасовидный, пересеченный, эрозионно-расчлененный рельеф	— лес + горы + река (озеро); — море + лес; — море + горы
— прохладное озеро, водохранилище, река; — холодное море	волнистый, слаборасчлеиенны? рельеф	— река + луг; — горы + луг; — лес; — горы; — река; — море; — луг
— теплые малые реки; — прохладные крупные реки; — холодные озера и водохранилища	— плоский рельеф;	— агроэкосистемы (кроме лесных полос); — луг + болото; — лес + болото
— прохладные малые реки (t°< 12 °C); — холодные крупные реки, озера и водохранилища	— труднодоступные горы	— болото;' — непроходимый лес; — непроходимые горы
1 класс — наилучщие условия рекреации;
2 класс — хорошие условия;
3 класс -> удовлетворительные условия;
4 класс - плохие условия;
5 класс — весьма плохие условия рекреапии.
В пределах рекреационной системы обычно существуют различные рекреационные объекты, удовлетворяющие многообразные рекреационные потребности. Различают следующие разновидности рекреационных объектов:
1)	климатические (пляжи, солярии и т.п.);
2)	спортивные (туристические пешие и конные маршруты, спортивно-оздоровительные сооружения и т.п.);
3)	лечебные (водолечебницы, источники минеральной воды, парки лечебной физкультуры и т.п.);
4)	природно-познавательные (памятники природы, ландшафтные поляны, места обитания экзотических животных и растений, пещеры и т.п.);
5)	развлекательные (дискотеки, бары и т.п.);
6)	экскурсионные (музеи, памятники архитектуры, истории и культуры и т.п.);
7)	охотничье-рыболовные (лодочные пристани, дома охотника и рыбака и т.п.);
8)	культурные (библиотеки, концертные площадки, клубы и т.п.).
Рекреационная инфраструктура удовлетворяет специфические потребности рекреантов, а также обеспечивает комфорт и жизнедеятельность отдыхающих, обслуживающего и управленческого персонала. К ней,относятся жилье, транспорт, общественное питание.
Рекреационная инфраструктура подразделяется на инфраструктуры курортно-'рекреационных районов, санаториев, пансионатов, домов и баз отдыха, туристических баз и комплексов, кемпингов, спортивно-оздоровительных лагерей, курортных поселков и др.
В состав территориальной рекреационной системы входит управленческо-обелуживающий персонал, состоящий из двух составляющих подсистем: управленческой и обслуживающей. Управленческий персонал предназначен для анализа информации о размерах и качестве рекреационных услуг, состоянии природных экосистем, рекреационных объектов и инфраструктуры и последующего принятия решений. Обслуживающая подсистема обеспечивает условия использования рекреантами рекреационных объектов, охрану' природных экосистем.
Управленческо-обслуживающая подсистема охватывает все иерархические уровни ТРС — от администрации крупных городов и курортных поселков до обслуживающего персонала мелких рекреационных предприятий, включая дирекции и персонал санаториев, домов отдыха, турбаз, руководство и инженерно-технический персонал лесопарков и т.п.
Рекреационные системы обычно предназначены для определенного типа рекреапии. В зависимости от этого различают следующие функциональные типы крупных рекреационных экосистем:
1)	лечебно-курортные, предназначенные для климатотерапии, лечения грязями и минеральными водами;
2)	спортивно-оздоровительные — для прогулок, купания, туризма;
3)	природно-познавательные - для ознакомления с эстетически ценными ландшафтами, памятниками природы, местами обитйния редкой и экзотической флоры и фауны;
4)	культурно-исторические, связанные с экскурсионными маршрутами;	Л
5)	' добывательско-охотничьи, предназначенные для любителей охоты, рыбной ловли, сбора грибов и ягод и т.п.
Однако часто рекреационные системы совмещают несколько функций.
Различные функциональные типы ТРС связаны между собой транспортными коммуникациями и туристскими маршрутами, в результате чего возникают сложные рекреационные системы более высокого иерархического уровня, охватывающие обширные территории (Северо-Западный Кавказ, Приазовье и Кубань, Цимла и Нижний Дон и т.д.).
§ 2.	Рекреационная дигрессия и предельно допустимые рекреационные нагрузки
Рекреационная деятельность человека разносторонне воздействует на рекреационную среду. Изменения в природных комплексах, произошедшие под влиянием их интенсивного,использования для отдыха населения получили название рекреационной дигрессии. Регулярное пребывание даже ограниченного количества рекреантов в лесу вызывает постепенные прогрессирующие изменения в сложных, взаимосвязанных биологических системах, которые могут привести к разрушению природной среды. К основным видам рекреационного воздействия на лесной биоценоз относятся механические воздействия (вытаптывание, нанесение зарубок на стволах, обламывание ветвей), вынос посетителями грибов, ягод, цветов и т.д., ожог почвы от костров, распугивание животных. Самыми ощутимыми постоянно действующими факторами рекреационной дигрессии являются вытаптывание растительного покрова и уплотнение почвы. Их действие особенно сказывается на
655 Раздел III. Охрана природы и рациональное природопользование легкоуязвимых эфемерах и эфемероидах. С уплотнением лесной почвы ухудшается состояние древесно-кустарниковой растительности.
Рекреапионные нагрузки подразделяются на безопасные и опасные. Безопасной считают нагрузку, при которой в природном комплексе не происходит необратимых изменений. Воздействие таких нагрузок приводит природный комплекс ко II или III стадиям дигрессии. Нагрузку, соответствующую II стадии, называют низкой, поскольку природный комплекс способен выдержать большую нагрузку, не теряя при этом восстановительной силы. III стадии дигрессии соответствует предельно допустимая рекреационная нагрузка.
При усилении дигрессии, соответствующей переходу в ГУ'стадию, рекреационные нагрузки считаются опасными: IV стадии дигрессии соответствуют критические нагрузки, а V стадии — катастрофические нагрузки. При последней, V стадии дигрессии, нарушаются связи как между природными компонентами, так и между их составными частями.
Различные типы природных комплексов по-разному реагируют на любые внешние воздействия, в том числе и на рекреационные нагрузки. Поэтому та нагрузка, которая для одного типа природного комплекса безопасна, для другого типа может стать опасной или даже критической.
Способность территории обеспечивать определенное количество отдыхающих психофизиологическим комфортом и возможностями для спортивно-оздоровительной деятельности без деградации природной среды называется рекреационной емкостью ландшафта. При расчете емкости природного комплекса отдыха используется два показателя: предельно допустимая нагрузка, выражаемая числом людей на единицу площади за определенный отрезок времени (чел-ч/га), и предельно допустимая единовременная плотность отдыхающих при кратковременном и длительном отдыхе (чел/га).
§ 3.	Проблема охраны природы рекреационных территорий
Вследствие увеличения потоков отдыхающих возникает необходимость охраны природы рекреационных территорий. Эти территории относятся к особо охраняемым природным территориям — участкам земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, имеющие особое природоохранное, научное, культурное,
Часть II.. Управление качеством окружающей природной среды 656 эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение Среди территорий, выполняющих рекреационные и оздоровительные функции, различают рекреационные и лечебно-оздоровительные зоны.
Рекреационными считается часть пространства естественной среды, предназначенного для организованного массового отдыха населения и туризма. В состав таких зон могут входить социально-культурные и природные объекты, занимающие участки городской территории, пригородных, зеленых, лесопарковых зон, национальных природных парков, ботанических, дендрологических, зоологических садов, ландшафтные, рекреационные заказники, туристические маршруты, дома и базы отдыха. .
Таким образом, рекреационная зона — понятие комплексное. Оно состоит из частей, входящих в состав природных, природно-культурных территорий и объектов, используемых в целях отдыха и туризма.' Поэтому требования охраны и рационального использования естественной среды зон рекреации реализуются через экоЬого-правовые нормы, регулирующие охрану соответствующих особо охраняемых территорий и объектов.
К лечебно-оздоровительным зонам относят лечебно-оздоровительные местности и курорты.
Лечебно-оздоровительными местностями признаются территории, обладающие природными лечебными ресурсами и пригодные для организации лечения и профилактики заболеваний, а также для отдыха населения.
Курортами называют освоенные и используемые в лечебнопрофилактических целях особо охраняемые природные территории, располагающие природными лечебными ресурсами и необходимыми для их эксплуатации зданиями и сооружениями, включая объекты инфраструктуры.
Лечебно-оздоровительные местности и курорты выделяются в целях их рапионального использования и обеспечения сохранения их природных лечебных ресурсов и оздоровительных свойств. На территории лечебно-оздоровительной местности и курорта -запрещается или ограничивается деятельность, которая может привести к ухудшению качества и истощению природных ресурсов и объектов, обладающих лечебными свойствами.
Охрана таких территорий осуществляется посредством организации округов санитарной или горно-санитарной охраны. Такие округа обычно имеют три зоны. Первая - зона строгого режима. Она охватывает местности, где есть природный источник; в ней запрещаются проживание и все виды хозяйственной деятельности, за исключением работ, связанных с исследованиями и использованием
природных лечебных ресурсов в лечебных и оздоровительных целях при условии применения экологически чистых и рациональных технологий.
Вторая - зона ограничений. Она включает территорию, примыкающую к природным источникам, занятую парками, лесопарками и другими природными объектами. На территории зоны разрешается проводить работы, связанные с обслуживанием природного комплекса, но запрещается размещение объектов и сооружений, не связанных непосредственно со сферой курортного лечения и отдыха, а также проведение работ, загрязняющих окружающую природную среду, подрывающих лечебные ресурсы и приводящие к их истощению.
Третья — зона наблюдения. Она распространяется на всю территорию, влияющую на формирование природных качеств лечебного источника. Здесь разрешается проводить хозяйственные работы, не оказывающие отрицательного влияния на санитарно-экологический режим курорта и состояние окружающей природной среды.
Вышеизложенное еще раз указывает на очевидную истину: природа и человек едины и неделимы. Более того, даже сейчас, на переломном этапе развития человечества, когда оно инициировало и продолжает обострять глобальный экологический кризис, при котором и человеку, и природе стало «плохо», она еще способна при помощи своих сохранившихся экосистем помочь человеку поправить его здоровье, физическое и духовное. Но для этого человек, в свою очередь, обязан оказать всемерную помощь своей матери-Природе. В противном случае, другой у него уже не будет никогда.
Вопросы для самоконтроля
1.	Дайте определение рекреации. Что изучает рекреационная экология?
2.	Какие показатели характеризуют рекреационное качество природных экосистем?
3.	Приведите классификацию рекреационных объектов. Что включает в себя понятие «рекреационная инфраструктура»?
4.	Что такое рекреационная дигрессия? Охарактеризуйте понятие предельно допустимой рекреационной нагрузки.
5.	В чем заключается проблема охраны природы рекреационных территорий?
Заключение
К началу третьего тысячелетия нашей эры научно-технический прогресс достиг колоссальных масштабов и затронул все живые и неживые компоненты биосферы. Разумеется, человечество изменяло среду своего обитания со времени появления на планете. Но в наши дни процесс техногенной трансформации природной среды приобрел масштабы, которые вызвали острый экологический кризис. Пропесс деградации биосферной среды и замена ее техносферной приближается к порогу, за которым он станет необратимым. По расчетам специалистов от этого порога нас отделяет всего 40-50 лет.
Прогнозируя развитие человечества, экологи видят две возможные траектории его продвижения в будущее: техносферную и ноосферную. Выбор техносферной траектории приведет к такой деградации природной среды, в которой человечество просто не сможет существовать. По оценкам специалистов, биосферная катастрофа произойдет даже раньше, чем будет реально исчерпан хотя бы один из жизненно необходимых для человечества ресурсов.
Функционирование и развитие глобальной социоэкосистемы «природа — общество» во все времена происходило в конфликтных условиях: общество различного уровня организации воздействовало на природу и получало ответную реакцию на это воздействие. Однако принпип равновесия сохраняется лишь в границах саморегуляции и саморегенерации естественных экосистем. Любая их «перегрузка» всегда оказывала негативное влияние, возраставшее от века к веку и от десятилетия к десятилетию. Человечество еще 20-30 лет назад искренне радовалось дымящим трубам и пространству, опутанному проводами линий электропередач - этим символам научно-технического прогресса. Между тем, стремительно нарастало истощение ряда природных ресурсов, увеличивались число и масштаб крупных промышленных аварий, неуклонно снижалась хозяйственная емкость биосферы, состояние которой сегодня стало кризисным.
Дальнейший путь человеческой цивилизации по техносферной траектории — это дорога к биосферной катастрофе и самоуничтожению.
Другой путь развития общества заключается в закономерном диалектическом переходе биосферы в ноосферу, которую наш великий соотечественник В.И. Вернадский рассматривал как качественно новую сферу, объединяющую природу, общечеловеческую культуру и разум. Когда угроза биосферной катастрофы наконец-то вполне
осознана, становится возможным единственный выход: мя1кий, но достаточно быстрый переход к. экологически устойчивому развитию, т.е. переход на ноосферную траекторию выхода в будущее. Впервые в своей истории человечество может и должно сделать сознательный выбор направления будущей эволюции не только.общества, но и всей биосферы, где человек должен сыграть роль не «паря природы», а ее хранителя.
Научно-технический прогресс сам по себе не способен предотвратить экологическую катастрофу. Технические системы не могут заменить собой биосферу и воспроизводись ее биологические компоненты, а значит, и условия нормальной жизнедеятельности на Земле. Следовательно, основной и неотложной задачей, стоящей сегодня перед человечеством является прекращение разрушения биосферы в глобальном масштабе и обеспечение ей условий для воссрновления своего созидающего и регулирующего потенциала. Для этого необходимы срочные меры и экстраординарные усилия всего человечества в целом и каждой разумной личности в отдельности. Пассивные меры запретительного характера должны уступить место активному использованию всех достижений науки и техники, прежде всего для восстановления и поддержания устойчивости экосистем разного уровня и всей системы глобального функционирования биосферы. Естественно, что все задачи научно-обоснованного природопользования и охраны нашей среды обитания не могут ограничиваться рамками одного государства или одной социально-экономической системы, а требуют объединенных усилий всего мирового сообщества.
Переход к ноосферной траектории развития нелегок и непрост. Прежде всего, он потребует от населения высокоразвитых и богатых стран разумного ограничения потребления природных ресурсов, что возможно лишь при условии добровольного отказа их граждан от чрезмерных материальных благ. Освободившиеся средства могли бы с большой пользой использоваться для внедрения природоохранных технологий и стать основой будущего экологически устойчивого развития слаборазвитых стран, чьи народы и поныне лишены самого необходи- ' мого: доброкачественной пищи и воды, доступных лекарств и т.п.
Очевидно, важным этапом на этом пути является глубокое и всестороннее изучение структуры различных типов экосистем, их динамики в различных и, прежде всего, экстремальных условиях и разработка для этого эффективных методов широкомасштабного мониторинга и контроля состояния как отдельных экосистем, так и биосферы в целом.	(
Попытка решения экологических проблем волевым интуитивным путем, без достаточного научного обоснования, могут только ускорить процесс рафушения и деградации биосферы. Поэтому современный мониторинг должен прослеживать не только непосредственно геофизические и биологические изменения состояния биосферы и ее компонентов, но’ и социально-экономические сдвиги, происходящие в обществе в результате геофизических и экологических изменений. Уже не первое десятилетие отмечается обратная связь: антропогенные влияния оказывают столь существенный эффект на естественные изменения в природе, что вызывают чрезвычайные экстремальные ситуации — гигантского масштаба засухи, катастрофические наводнения и затопления, гибель многих людей.
Перед липом подобных катастроф становится ясным, что все научные задачи природопользования — проектирование, преобразование, восстановление среды обитания человека, ее флоры и фауны — должны решаться только на базе надежных данных, полученных в результате длительного и всестороннего мониторинга.
Вполне очевидно, что непременным условием выживания и дальнейшего развития человечества является ускоренное формирование экологического мышления, причем не только специалистов, имеющих отношение к природопользованию, но и у государственных, и общественных деятелей, и всех лиц, облеченных правом принимать решения в области экономики. Экологическое мышление должно последовательно и целенаправленно формироваться в главной ячейке общества — семье, дошкольных учреждениях, на школьной скамье и стать неотъемлемым элементом морально-нравственных норм поведения человека, независимо от его должности, профессии и сферы личных интересов. Надлежащее экологическое воспитание и образование — глобальной важности социальная проблема, без ее решения невозможны развитие гармонических взаимоотношений общества и природы и, без всякого преувеличения, само достойное существование человечества.
Экологическая культура, необходимость формирования которой ныне признана во всем мире, призвана вновь соединить человека с окружающей его природной средой, которую он на протяжении тысячелетий пытался подчинить своим интересам, с которой он боролся и побеждал, пока не осознал, что победа обернулась в конечном итоге поражением. Отдавая приоритет факторам социально-экономическим, природопотребляющим, удовлетворяя свои возрастающие индивидуальные и социальные потребности, человек бездумно разрушал, отравлял окружающую среду, пока не почувствовал, что уничто
жает самую основу собственной жиши, свое физическое и духовное здоровье, которое дороже всех преходящих материальных ценностей.
Объективная опенка экологической культуры людей должна исходить из результатов их деятельности, так или иначе трансформирующей окружающую среду. Организация такой деятельности основывается на протекании двух противоположных процессов воздействия на природу: экологическая профилактика, защита, восстановление ее, с одной стороны, и частичное или полное уничтожение компонентов природы — с другой. Экологическое воспитание требует от Человека разумного глубокого внимания к процессам первого типа и максимально возможной минимизации ущерба от процессов второго типа. Здесь уместно привести высказывание известного эколога Ю. Одума: «Когда «наука о доме» (экология) и наука о «ведении домашнего хозяйства» (экономика) сольются, и когда предмет этики расширит свои границы и включит в себя наряду с ценностями, произведенными человеком, ценности, создаваемые окружающей средой, тогда мы на самом деле сможем стать оптимистами относительно будущего человечества».
Рекомендуемая литература
Алексеев В.П. Очерки экологии человека: Уч. пособие. — М.: Изд-во МНЭПУ, 1998.
Безопасность жизнедеятельности: Учебник/Под ред. проф. Э.А. Арустамова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский дом «Дашков и К0», 2000. — 678 с.
. Вернадский В.И Биосфера. Избранные труды по биогеохимии. — М.: Мысль, 1967.
Вронский В.А Прикладная экология: Учебное пособие. — Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 1996. — 512 с.
Горелов А.А. Экология: Учебное пособие. — М.: Центр, 1998.
Гринин АС., Новиков В.Н. Экологическая безопасность. Защита территории и населения при чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000. - 336 с.
Данилов-Данильян В.И., Лосев К С. Экологический вызов и устойчивое развитие: Учебное пособие. — М.: Прогресс-Традиция, 2000. — 416 с.
Делю ИИ Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Гл. ред. МСЭ, 1989.
Довгуша В.В., Кудрин ИД., Тихонов М.Н. Введение в военную экологию. — М.: МОРФ, 1995.
Ерофеев Б.В. Экологическое право России: Учебник. — М.: Юрист, 1996.
Игнатов В.Г, Кокин АВ. Экологический менеджмент: Учебное пособие. —- Ростов н/Д: изд-во «феникс», 1997.
Израэль Ю.А Экология и контроль состояния природной среды. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
Коробкин В.И., ПередельскийЛ.В. Экология. — Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2000. — 576 с.
Кормилицьш В. И, Цицкишвили М. С., Яламов Ю. И. Основы эко-. логии: Учебное пособие. — М.: МПУ, 1997.
Крассов О.И Экологическое право: Учебник. — М.: Дело, 2001. — 768 с.
Куражковский Ю.Н. Основы всеобщей экологии. — Ростов н/Д: изд-во РГУ, 1992. — 144 с.
Лосев КС, Горшков В.Г, Кондратьев К.Я. и др. Проблемы экологии России’ — М.: Федеральный экологический фонд, 1993.
Мелиорация: Энцикл. справочник/Под общей редакцией А.И. Мурашке. Минск: Белорус. Сов. Энцикл., 1984.
Моисеев НН Собрание сочинений в 3 т. / Под ред. В.И. Данилова-Данильяна. — М.: Изд-во МНЭПУ, 1997.
Москаленко А.ПГутенев В.В. Экономика природопользования и охрана окружающей среды: Учебное пособие. — Смоленск: изд-во «Универсум», 2001. — 168 с.
Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир/Пер. с англ. Т. 1—2. — М.: Мир, 1993.
Никаноров А.М., Хоружая ТЛ. Экология. — М.: изд-во ПРИОР, 1999.
Новиков Ю.В. Экология: окружающая среда и человек: Учебное пособие. — М.: Агентство «ФАИР», 1998.
Одум Ю. Экология / Пер. с англ. Т. 1—2. — М.: Мир, 198'6.
Охрана окружающей природной среды: Постатейный комментарий к закону России. — М.: Республика, 1993.
Петров В.В. Экологическое право России: Учебник для вузов. — М.: Учеб, изд-во БЕК, 1995.
Радкевич В.А. Экология: Учебник. — Минск: Высшая школа, 1997.
Реймерс Н.Ф. Природопользование. — М.: Мысль, 1990.
Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принпипы и гипотезы). — М.: «Россия молодая», 1994.
Россия в окружающем мире: Аналитический ежегодник / Под общ. ред. Н.Н. Моисеева, С.А. Степанова. — М.: изд-во МНЭПУ, 1998.
СытникК.М., БрайонА.В., ГородецкийА.В. Биосфера. Экология.
Охрана природы. Справочное пособие. — Киев: Наукова думка, 1987.
Урсул А.Д. Переход России к устойчивому развитию: ноосферная стратегия. — М.: Ноосфера, 1998.
Харуэлл М., Хачиссон Т Последствия ядерной войны. — М.: Мир, 1988.
Государственный доклад о состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2001 году.-М.: ВНИИ ГОЧС, 2002.
Журналы: «Военная мысль» (1992-1996), «Основы безопасности жизнедеятельности» (1997-2002) и др.
Содержание
Предисловие..................................................3
Часть Z Общая и социальная экология..........................5
Раздел I. Основы общей экологии..............................6
Глава 1. Введение в предмет	...............................6
§ 1.	Уровни организации живой материи. Молекулярный уровень.................................................. 6
§ 2.	Термодинамический аспект жизни.........................7
§ 3.	Энергообеспечение клеток...............................8
§4.	Основные свойства живого вещества......................И
§ 5.	Классификация живых организмов.....,..................15
§ 6.	Предмет и основные задачи экологии....................17
Вопросы для самоконтроля....................................23
Глава 2. Основы факториальной экологии (аутэкологии) .......24
§ 1.	Организм и среда......................................24
§ 2.	Экологические факторы среды...........................26
§ 3.	Общий характер действия экологических факторов........29
§ 4.	Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды...........................................32
§ 5.	Основные абиотические факторы и их влияние на организмы.............................................34
§ 6.	Биотические факторы среды.............................51
§ 7.	Взаимодействие экологических факторов.................52
Вопросы для самоконтроля..................................  53
Глава 3. Экология популяций (демэкология)...................55
§ 1.	Понятие о популяции.......'...........................55
§ 2.	Показатели популяций..................................56
§ 3.	Территориальная иерархия популяций....................57
§ 4.	Структура популяции и ее виды.........................59
§5.	Динамика популяций....................................67
Вопросы для самоконтроля....................................74
Глава 4 Экология сообществ и экосистем (основы синэкологии).76
§ 1.	Биоценоз, биотоп и биогеоценоз........................76
§ 2.	Биотические связи в биоценозах........................79
§ 3.	Структура биоценоза...................................82
§ 4.	Устойчивость и развитие биоценозов................86
§ 5.	Взаимоотношения организмов в биоценозе............89
§ 6.	Экосистемы и принципы их функционирования.........91
§ 7.	Потоки вещества и энергии в экосистеме............93
§ 8.	Биологическая продуктивность экосистем............98
§9.	Динамика экосистем................................ 101
§ 10.	Саморегуляция и устойчивость экосистем..........104
§ 11.	Искусственные экосистемы.........................107
Вопросы для самоконтроля...........,..................109
Глава 5. Учение о биосфере......................,......111
§ 1.	Общие представления о геосферах................  111
§ 2.	Состав, строение и границы биосферы............. 113
§ 3.	Живое вещество биосферы..........................115
§4.	Распределение биогеоценозов на Земле.............119
§ 5.	Поток энергии и продуктивность...................127
§ 6.	Структура и основные циклы биохимических круговоротов...........................................131
§ 7.	Динамика биосферы................................137
§ 8.	Причины устойчивости биосферы....................139
Вопросы для самоконтроля..............................145
Раздел II. Антропогенное воздействие на биосферу и его последствия......................................147
Глава 6. Мест человечества в биосфере...............  147
§ 1.	Особенности популяции человека...................147
§ 2.	Антропогенный фактор в биосфере..................155
§ 3.	Экологические кризисы в истории человечества.....159
§ 4.	Элементы социальной экологии.....................163
§ 5.	Биосферные функции человечества..................171
Вопросы для самоконтроля....,.........................173
Глава 7. Антропогенное загрязнение природной среды: масштабы и последствия.................................175
§ 1.	Понятие загрязнения природной среды..............175
§ 2.	Масштабы антропогенного воздействия на биосферу...177
§ 3.	Общая характеристика источников загрязнения......179
§ 4.	Ответные реакции природы (экологический бумеранг)..187
Вопросы для самоконтроля....................'.........200
Глава 8. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации.202
§ 1.	Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций...............................................202
§2.	Природные (стихийные)	бедствия...................203
§ 3.	Чрезвычайные ситуации техногенного характера........ 217
§ 4.	Социальные опасности.............................220
§ 5.	Чрезвычайные ситуации, вызванные вооруженными конфликтами...........................................222
§ 6.	Социально-экономические последствия чрезвычайных ситуаций..............................................223
Вопросы для самоконтро ля...................:.........226
Глава 9. Экологические проблемы военной деятельности в мирное время........................................228
§ 1.	Влияние деятельности ВС РФ на окружающую среду.....228
§ 2.	Экологические аспекты реформирования ВС РФ.........231
§ 3.	Экологические проблемы сокращения ядерного оружия и обезвреживания радиоактивных отходов................233
§ 4.	Экологические проблемы уничтожения химического оружия................................................245
Вопросы для самоконтроля..............................249
Глава 10. Военные конфликты и экологический императив.251
§ 1.	Экологические последствия крупномасштабной ядерной войны.........................................251
§ 2.	Экологические последствия применения бактериологического оружия............................254
§ 3.	Биосферное оружие массового поражения и опыт его применения в военных конфликтах...................257
§ 4.	Современные военные конфликты и их особенности.....267
Вопросы для самоконтроля..............................271
Глава 11. Здоровье человека и среда обитания..........272
§ 1.	Особенности роста и развития современного человека.272
§ 2.	Здоровье и факторы риска.........................274
§ 3.	Элементы экологии внугренней среды человека......276
§ 4.	Трансформирующие агенты биосферы.................279
§ 5.	Деградация генофонда человечества...,............282
§ 6.	Вредные привычки и среда обитания..................2 285
§ 7.	Здоровый образ жизни граждан как основа устойчивого развития общества.....................................291
Вопросы для самоконтроля..............................293
Часть II. Управление качеством окружающей природной среды. 295
Раздел [II. Охрана природы и рациональное природопользование.. 296
Глава 12. Рациональное природопользование как основа экологической безопасности государства..............  296
§ 1.	Понятие об экологической безопасности............296
§ 2.	Основные принципы природопользования.............298
§ 3.	Природные ресурсы и их классификация.............303
§ 4.	Основы рационального природопользования..........305
§ 5.	Кадастры природных ресурсов.............................. 309
§ 6.	Красные книги животных и растений................310
§7.	Защита генофонда биосферы........................311
§ 8.	Особо охраняемые природные территории............313
§ 9.	Экосистемный метод неистощительного природопользования..................................  315
Вопросы для самоконтроля..............................317
Глава 13. Нормирование качества окружающей природной среды и экологическая стандартизация..................319
§ 1.	Понятие о качестве окружающей	природной среды.....319
§ 2.	Санитарно-гигиенические нормативы качества . атмосферного воздуха..................................321
§ 3.	Санитарно-гигиенические нормативы качества поверхностных вод.....................................323
§ 4.	Санитарно-гигиенические нормативы качества	почв...325
§ 5.	Нормативы предельно допустимого уровня ионизирующего излучения......................'........326
§ 6.	Нормативы предельно допустимых уровней шума и вибрации.............................................328
§ 7.	Экологические (производственно-хозяйственные) нормативы качества.....................................329
§ 8.	Предельно допустимые нормы нагрузки на природную среду (ПДН)..............................332
§ 9.	Критерии экстремально высокого загрязнения окружающей природной среды............................333
§ 10.	Экологическая стандартизация и паспортизация....336
Вопросы для самоконтроля..............................337
Глава 14 Система управления качеством окружающей природной среды....................'..................339
§ 1.	Системный подход к природоохранной политике государства...........................................339
§ 2.	Органы экологического управления России..........341
§ 3.	Мониторинг окружающей природной среды............343
§ 4.	Экологическая экспертиза.........................347
§ 5.	Система экологического контроля в России.........351
§ 6.	Прогнозирование и моделирование в экологии.......356
Вопросы для самоконтроля..............................362
Глава 15. Эколого-правовой инструментарий рационального природопользования и охраны окружающей среды..............364
§ 1.	Правовые основы охраны окружающей природной среды и природопользования............................364
§ 2.	Сохранение здоровья человека — цель современного экологического законодательства России................365
§ 3.	Особенности экономического механизма охраны окружающей среды......................................367
§ 4,	Лицензия, договор и лимиты на природопользование..............................   369
§ 5.	Плата за использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды........................370
§ 6.	Экономическое стимулирование природоохранной деятельности..........................................372
§ 7.	Рыночные методы управления природоохранной деятельностью.........................................383
§ 8.	Финансирование природоохранных мероприятий.......388
§ 9.	Экологическое страхование........................389
§ 10.	Экология и инновационная деятельность...........390
§11.	Ответственность за экологические правонарушения..392
Вопросы для самоконтроля............................, 394
Глава 16. Средства контроля окружающей природной среды.395
§ 1.	Дистанционные методы контроля....................395
§ 2.	Наземные средства контроля.......................406
Вопросы для самоконтроля..............................416
Глава 17. Защита атмосферы............................417
§ 1.	Федеральное законодательство и охрана атмосферного воздуха...............................................417
§ 2.	Экологизация технологических процессов...........418
§ 3.	Санитарно-защитные зоны..........................419
§ 4.	Улавливание пыли из газопылевых выбросов.........420
§ 5.	Улавливание газообразных примесей из технологических газов..........................................'......423
§ 6.	Сокращение выбросов автотранспорта...............425
§ 7.	Государственный мониторинг и контроль за охраной атмосферного воздуха................................  429
Вопросы для самоконтроля..............................430
Глава 18. Охрана водных ресурсов......................432
§ 1.	Федеральное законодательство и охрана водных объектов. 432
§ 2.	Мониторинг водных объектов.......................433
§ 3.	Схемы комплексного использования и охраны вод....434
§ 4.	Охрана поверхностных вод.........................435
§5.	Организация водоохранных зон.....................436
§ 6.	Очистка бытовых сточных вод......................437
§ 7.	Охрана подземных вод.............................440
§ 8.	Охрана малых рек.................................441
§ 9.	Очистка производственных сточных вод.........:...442
§ 10.	Освоение безводных и бессточных технологий............................................447
§ 11.	Подготовка воды для питьевых	целей..............448
§ 12.	Государственный контроль за использованием и охраной водных ресурсов............................450'
Вопросы для самоконтроля...........................'..451
Глава 19. Порядок обращения с крупнотоннажными отходами.... 4 52
§ 1.	Виды отходов.....................................452
§ 2.	Законодательство в сфере обращения с отходами....453
§ 3.	Транспортирование отходов........................455
§ 4.	Полигоны для твердых бытовых отходов.............457
§ 5.	Компостирование твердых отходов..................460
§ 6.	Сжигание твердых отходов.........................461
§7.	Получение биогаза..............................  462
§ 8.	Обращение с токсичными промышленными отходами....463
§ 9.	Мониторинг радиоактивных материалов и отходов....466
§ 10.	Организация безотходных (малоотходных) производств.... 467
§11.	Контроль в сфере обращения с отходами.......;....471	1
Вопросы для самоконтроля..............................472
Глава 20. Экологический паспорт предприятия-природопользователя.........:.............473
§ 1.	Экологическая паспортизация предприятий как инструмент оценки и регулирования качества окружающей среды..............................,.......473
§ 2.	Структура и содержание экологического паспорта предприятия...........................................474
§ 3.	Разработка нормативов ПДВ........................477
§ 4.	Контроль за соблюдением нормативов Выбросов загрязняющих веществ на предприятии...................484
§ 5.	Разработка нормативов ПДС........................485
§ 6.	Экономический ущерб от загрязнения окружающей среды..................................................494
§ 7.	Определение экономического ущерба от загрязнения природных компонентов окружающей среды  ...............498
§ 8.	Определение платы за выбросы от стационарных источников............................................502
§ 9.	Определение платы sa загрязнение окружающей среды от передвижных источников загрязнения и размещение отходов................:.................505
Вопросы для самоконтроля.................................508
Глава 21. Экология урбанизированных территорий......  509
§ 1.	Урбанизация......................... ,...........509
§ 2.	Климат города....................................513
§ 3.	Изменение состояния компонентов окружающей среды в городе........................................515
§4.	Функциональное зонирование территории города.....518
§ 5,	Ландшафт города..................................525
§ 6.	Проблема шума в городах......................... 528
§ 7.	Роль зеленых насаждений в жизни города...........538
Вопросы для самоконтроля..............................545
Глава 22. Агроэкология и мелиорация сельскохозяйственных земель.................................,...........546
§ 1.	Общее представление о сельскохозяйственной экологии.546
§ 2.	Земельные ресурсы России и их состояние..........547
§ 3.	Ухудшение состояния почв при их сельскохозяйственном использовании.............549
§ 4.	Мелиорация сельскохозяйственных земель..............565
§ 5.	Защита окружающей среды при химизации сельского хозяйства.............................................579
Вопросы для самоконтроля..............................583
Глава 23. Предупреждение и ликвидация последствий чрезвычайных ситуации..............................584
§ 1.	Пуги минимизации риска возникновения ЧС..........584
§ 2.	Единая государственная система предупреждения
и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (РСЧС)... 586
§ 3.	Повышение устойчивости объектов экономики........589
§ 4.	Оценка обстановки в условиях ЧС и организация оповещения............................................593
§ 5.	Ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций.....595
§ 6.	Правовые и нормативно-технические основы управления в условиях ЧС.........................................600
§ 7.	Выявление зон чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия.............................604
§ 8.	Направления государственной политики в области противодействия ЧС..................................  605
Вопросы дтя самоконтроля........7.................. 607
Пива 24. Международное сотрудничество в сфере экологии.609
§ 1.	Принципы международного экологического сотрудничества.....................................609
§ 2.	Стратегия ООН в области решения глобальных экологических проблем............................... 611
§ 3.	Международное сотрудничество и национальные интересы России в сфере экологии..................,614
Вопросы для самоконтроля............................625
Глава 25. Международные стандарты ИСО и Российская система стандартизации и сертификации продукции по экологическим требованиям......................................
§ 1.	Историческая справка...........................626
§2.	Стандарты ИСО серии 14000, структура ИСО/ТК-207.628
§ 3.	Концептуальные основы стандартов ИСО серий 14000 и 9000 ..............................  631
§ 4.	Порядок внедрения СМОС и его сертификация.
Аудит СМОС..........................................637
§ 5.	Системы обязательной сертификации
по экологическим требованиям (СОСЭТ). Экологическая маркировка продукции...............647
Глава 26. Природа на службе здоровья человека  ........649
§ 1.	Понятие о рекреационной экологии.............  649
§ 2.	Рекреационная дигрессия и предельно допустимые рекреационные нагрузки..................654
§ 3.	Проблема охраны природы рекреационных территорий.........................................655
Вопросы дтя самоконтроля.-..........................657
Заключение......................................... 658
Рекомендуемая литература............................662
	—..ZW
> омедьакой об г