Екологія та Охорона довкілля

Екологія — наука про взаємодії живих організмів і їх спільнот між собою і з довкіллям.

Визначною особливістю є практичний напрям діяльності і широкий спектр соціально-культурних і природних відносин, яких вона стосується.

Термін екологія вперше вжив у 1866 році німецький вчений Е. Геккель. Він походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, місце перебування та logos - наука. Американський еколог Юджин Одум дав найбільш коротке і найменш спеціальне визначення екології - це біологія навколишнього середовища.

У історії формування природоохоронної концепції можна виокремити декілька послідовних етапів: видова і заповідна охорона природи —поресурсная охорона — охорона природи — раціональне використання природних ресурсів — охорона довкілля людини — охорона довкілля.

Структурна схема науки про довкілля

При функціонуванні промислових підприємств інженерно-технічним працівникам доводиться мати справу не з екологією, а з охороною довкілля – аналізом, вибором, попередньою оцінкою впливу заходів, зокрема при функціонуванні ТЕС – на кількість та різновиди парникових газів та інших викидів, АЕС – кількість та небезпеку радіоактивних відходів за умови їх потрапляння в навколишнє середовище.

Екологічні фактори та їх класифікація

Екологічні фактори- будь-які фактори (елементи) навколишнього середовища, здатні здійснювати прямий або непрямий вплив на живі організми хоча б на одній із стадій індивідуального розвитку.

Відсутність якогось фактора у визначений період існування може гальмувати процес відтворення (відсутність належних умов може призупинити розвиток і організм не розмножується) або ріст (рослини проростають тільки при визначеній сукупності факторів). Опосередкованість впливу екологічного фактора визначається залежністю одного організму від іншого.

Фактори, дія яких виходить за межі витривалості організмів називають обмежуючими. Вони визначають територію розселення видів.

Залежність сприятливості фактору від його інтенсивності

Охоро́на довкі́лля — система заходів щодо раціонального використання природних ресурсів, збереження особливо цінних та унікальних природних комплексів і забезпечення екологічної безпеки. Це сукупність державних, адміністративних, правових, економічних, політичних і суспільних заходів, спрямованих на раціональне використання, відтворення і збереження природних ресурсів землі, обмеження негативного впливу людської діяльності на навколишнє середовище.

Це більше ніж наукова дисципліна, перш за все — екологія, з якою її найчастіше порівнюють чи плутають.

Національна програма збереження біологічного різноманіття України на 1998-2015 рр. Основні положення такі:

- збереження, поліпшення стану та відновлення природних і порушених екоситем, місцеіснувань окремих видів тварин, рослин, грибів і компонентів ландшафтів;

- сприяння переходу до збалансованого використання природних ресурсів, зменшення негативного впливу на екосистеми;

- посилення відповідальності за збереження біологічного різноманіття з боку підприємств і громадян, діяльність яких пов'язана з використанням природних ресурсів або впливає на стан навколишнього середовища.

Біологічне різноманіття України слід охороняти, як національне багатство; його збереження і раціональне використання є важливою умовою стабільного розвитку країни. Охорона навколишнього середовища є одним із основних напрямів політики нашого уряду. При цьому визнано необхідність охорони всіх організмів, незалежно від того, постійно чи тимчасово вони перебувають на території України.

Класична природоохоронна концепція

Полягає в принципі невтручання людини у природні процеси, тобто, природне середовище повинна залишатися без будь-яких змін. Практичне застосування цього підходу обмежує розвиток господарської діяльності і може реалізуватися тільки на базі заповідників, національних парків тощо При застосуванні класичної концепції необхідно враховувати і те, що природне початковий стан природного середовища змінно.

Останнім часом в індустріально розвинених країнах (США, Японія та ін) широко поширена технологічна концепція - звести забруднення природного середовища до мінімуму. Передбачається регламентування викидів шкідливих речовин від кожного джерела, а саме нормування ведеться за гранично допустимим викидах (скидах для рідких забрудненні) для кожного технологічного агрегату (ПДВ, ПДС), які встановлюються диференціювання і поетапно. Ідея нормування забруднення навколишнього середовища з ПДВ (ПДС) набуває популярності, поступово в рамках екологічної паспортизації підприємств йде перехід на нормування забруднення навколишнього середовища за гранично допустимі викиди (скиди).

Формування природоохоронної концепції відбувається послідовними етапами: видова і заповідна охорона природи — поресурсна охорона —раціональне використання природних ресурсів — охорона довкілля людини — охорона довкілля.

Комплекс проектних рішень для забезпечення нормативного стану довкілля включає групу заходів за такими напрямками:

· ресурсозберігаючі;

· захисні;

· відновлювальні;

· компенсаційні;

· охоронні

Структурна схема взаємодії людини з довкіллям

Природний комплекс – це поєднання взаємозв’язаних компонентів природи(гірських порід і мінералів, повітря, води, грунту, рослин і тварин на певній ділянці)

Схема обміну речовинами та енергією промислового підприємства з довкіллям

Шкідливі речовини - речовини, що за умови контакту з організмом людини у випадку порушення вимог безпеки можуть викликати виробничі травми, професійні захворювання або відхилення у стані здоров'я, які виявляються сучасними способами як у процесі праці, так і у віддалені строки життя сучасного та наступного поколінь.

Класифікація шкідливих речовин за ознаками очищення та використання

Структура довкілля. Біосфера.

Біосфера - частина оболонок Землі, заселена живими організмами; єдина глобальна екосистема планети.

Середовище, яке оточує людину, формувалось мільйони років. Воно складається із штучного середовища, створеного людьми в процесі розвитку (господарсько-побутової, промислової, транспортної, енергетичної та інших інфраструктур); природного середовища, яке утворилось в процесі еволюційного формування Землі й життя на ній; природних ресурсів, без яких неможливе існування та розвиток суспільства.

Природна сфера включає в себе землю, ґрунти, надра, гідросферу, атмосферу, флору, фауну, ландшафти.

Згідно з сучасними оцінками, суха маса живої речовини на Землі становить 2-3 трильйони тонн.

Компонентидовкілля (біосфера):• геологічне середовище;• повітряне середовище;• водне середовище;• ґрунти;• рослинний та тваринний світ;• техногенне середовище;• соціальне середовище.

Літосфера - зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає всю земну кору з частиною верхньої мантії й складається з осадових, магматичних і метаморфічних порід.

Найбільше людина впливає на земну кору - тонку верхню оболонку Землі, яка має товщину на континентах 40-80 км, під океанами 5-10 км і становить всього близько 1 % маси Землі. Вісім елементів - кисень, кремній, водень, алюміній, залізо, магній, кальцій, натрій - утворюють 99,5 % земної кори. На континентах земна кора складається із трьох шарів: перший шар - осадові породи, другий - гранітогнейсові і третій - базальтовий шар. Під океанами кора "океанічного типу" складається із двох шарів: осадові породи залягають просто на базальтах, гранітогнейсового шару немає.

Ґрунт - самостійне природне органо-мінеральне тіло, яке виникло на поверхні Землі внаслідок тривалого впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів. Ґрунт складається з твердих мінеральних і органічних частинок. Він має специфічні генетико-морфологічні властивості, які створюють відповідні умови для росту та розвитку рослин і родючості. Ґрунти виникли разом з живою речовиною і розвивалися під впливом діяльності рослин, тварин і мікроорганізмів, поки не стали цінним для людини родючим субстратом. Залежно від кліматичних, геологічних та географічних умов ґрунти мають товщину від 15-25 см до 2-3 м.

Атмосфера є зовнішньою газовою оболонкою Землі, що сягає від її поверхні в космічний простір приблизно на 3000 км і ділиться на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу та екзосферу.

Зміна тиску, температури повітря в атмосфері залежно від відстані від поверхні Землі

Гідросфера - це водна сфера нашої планети, сукупність океанів, морів, вод континентів, льодовикових покривів. Наша планета містить близько 16 млрд куб. м води, що становить 0,25 % її маси. Основна частина цієї води (понад 80 %) перебуває у глибинних зонах Землі - в її мантії. Підземна частина гідросфери охоплює ґрунтові, підґрунтові, міжпластові безнапірні й напірні води, тріщинні води і води карстових порожнин у легкорозчинних гірських породах (вапняках, гіпсах тощо).

Кругообіг речовин у біосфері

Утворення живої речовини та її розклад - це дві сторони єдиного процесу, який називається біологічним кругообігом хімічних елементів. Життя - це кругообіг елементів між організмами і середовищем.

Причина кругообігу - обмеженість елементів, з яких будується тіло організмів. Біологічний кругообіг - це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які протікають у біосфері. У зв'язку з цим біосферу визначають як частину Землі, де протікають три основних процеси: кругообіг вуглецю, азоту, сірки, в яких беруть участь п'ять елементів (Н, 02, С, г4, Б), що рухаються через атмосферу, гідросферу, літосферу. У природі кругообіг здійснюють не речовини, а хімічні елементи. Ці 5 елементів рухаються і окремо, і в таких сполуках як вода, нітрати, двоокис вуглецю, двоокис сірки.

Кругообіг вуглецю. У біосфері вуглецю понад 12000 млрд т. Це пояснюється тим, що сполуки вуглецю безперервно виникають, змінюються і розкладаються. Кругообіг вуглецю відбувається фактично між живою речовиною та двоокисом вуглецю. У процесі фотосинтезу, здійснюваного рослинами, двоокисом вуглецю вуглекислий газ і вода за допомогою енергії сонячного світла перетворюються на різні органічні сполуки. Щорічно вищі рослини і водорості при фотосинтезі поглинають 200 млрд т вуглецю. Якби вуглець не повертався в атмосферу, його запас у ній (700 млрд т) швидко б вичерпався. Відмерлі рослини і тваринні організми розкладаються грибами і мікроорганізмами на С0₂, який теж повертається в атмосферу. Повний цикл обміну атмосферного вуглецю здійснюється за 300 років. Але частина вуглецю вилучається у вигляді торфу, нафти, вугілля, вапняку, мармуру, викопних відкладів і осадових порід.

Кругообіг кисню. Щорічно лісові масиви виробляють 55 млрд т кисню. Він використовується живими організмами для дихання і бере участь в окисних реакціях в атмосфері, літосфері й гідросфері. Циркулюючи через біосферу, кисень перетворюється то на органічну речовину, то на воду, то на молекулярний кисень. Весь кисень атмосфери кожні 2 тис. років проходить через живу речовину біосфери. За час свого існування людство безповоротно втратило близько 273 млрд т кисню. У наш час щорічно на спалювання вугілля, нафтопродуктів і газу витрачається величезна кількість кисню. Інтенсивність цього процесу збільшується щороку.

Кругообіг азоту, фосфору, сірки. Діяльність людини прискорює кругообіг цих елементів. Головна причина прискорення - використання фосфору в добривах, що призводить до еутрифікації - надудобрення. При еутрифікації відбувається бурхливе розмноження водоростей - "цвітіння" води. Це призводить до зменшення кількості розчиненого у воді кисню. Продукти обміну водоростей знищують рибу та інші організми. Сформовані екосистеми при цьому руйнуються. Індустрія і двигуни внутрішнього згоряння викидають в атмосферу щорічно багато нітратів і сульфатів. Потрапляючи на землю разом з дощами, вони засвоюються рослинами.

Кругообіг води. Вода покриває 3/4 поверхні Землі. За одну хвилину під дією сонячного тепла з поверхні водойм Землі випаровується 1 млрд т води. Після охолодження пари утворюються хмари, випадає дощ і сніг. Опади частково проникають у ґрунт. Ґрунтові води повертаються на поверхню землі через коріння рослин, джерела, насоси тощо. Діапазон швидкостей циркуляції води дуже великий: вода океанів поновлюється за 2 млн років, ґрунтова вода - за рік, річкова - за 12 діб, пара в атмосфері - за 10 діб. Двигуном кругообігу є енергія Сонця.

Щорічно для створення первинної продукції біосфери використовують при фотосинтезі 1 % води, що потрапляє у вигляді опадів. Людина тільки для побутових і промислових потреб використовує 20 мм опадів - 2,5 % загальної їх кількості за рік. Безповоротний щорічний водозабір тепер становить 5,5 куб. м. Щорічно він збільшується на 4-5 %.

А з іншого боку, живі організми пристосовуються до різного хімічного складу середовища, можуть переносити велику концентрацію тих елементів, які тут звичайно є у великих кількостях. Елементи, які рідко зустрічаються у природі і у малих концентраціях, при нагромадженні стають отруйними для живих істот.

Забруднення біосфери

У процесі розвитку промисловості, енергетики та засобів транспорту беззупинно наростає антропогенне забруднення біосфери. Якщо в першій половині 20 століття негативний вплив забруднень на біосферу в багатьох районах світу згладжувався виникаючими в ній природними процесами, то в наступні роки масштаби діяльності людини привели біосферу на межу екологічної кризи, що ускладнюється зростанням народонаселення планети й процесами урбанізації.

Безліч розроблених технологічних процесів призвела до зростання кількості токсичних речовин, що надходять у біосферу. Причому в ряді районів земної кулі рівні забруднення значно перевищують допустимі санітарні норми.