1. Предмет промышленной экологии, основные задачи
Предметом промышленной экологии является то, как снизить загрязнение среды в процессе производства. Причем это не обязательно загрязнение веществами, в том числе и токсичными. Промышленность загрязняет среду теплом, шумом, электромагнитным излучением и пр., которые крайне угнетающе воздействуют как на человека, так и на природу в целом. Так например, воздействие шума является одной из главных причин стрессов и в человеческом обществе и в природе. Не достаточно изучено влияние электромагнитного излучения, особенно слабого. Тепловое загрязнение становится сейчас самым распространенным случаем хронического стресса. Особенно это заметно вблизи тепловых электростанций, высвобождающих в воздух и воду огромное количества тепла. Последствия повышения температуры в окрестных прудах и озерах различны.
Одной из наибольших опасностей считается загрязнение грунтовых вод и глубоких водоносных горизонтов. В отличие от поверхностных вод эту воду практически невозможно очистить. Поэтому она еще долго будут отравлять все живое в окрестности. Но основную нагрузку несут на себе, конечно же, атмосфера и открытые водоемы
К числу основных направлений развития промышленной экологии можно отнести следующее: 1. Очистка выбросов. Разрабатываются и внедряются все новые системы очистных сооружений, препятствующих попаданию вредных веществ в атмосферу и в водоемы. Однако проблема этим не решается - куда девать эти вещества после того, как они выделены в концентрированном виде из промышленных стоков или дыма. 2. Совершенствование технологии производства путем повторного использования отходов.
3. Совершенствование добывающих и промысловых отраслей промышленности. Здесь происходят практически неконтролируемые процессы разрушения ландшафтов, гибели пригодных для земледелия земель, загрязнения среды, непосредственное уничтожение растительного и животного мира планеты и т.п. 4. Переход на экологически более чистые источники энергии. 5. Снижение вредности транспорта. Это одна из важнейших проблем современных городов, которая напрямую связана с энергетической проблемой. Сейчас эту проблему пытаются решать с помощью соответствующих фильтров и оптимизацией конструкцией моторов, но рост численности автомобилей перекрывает все успехи в этом направлении. В природных экосистемах около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот. В социально-экономических системах около 90% материальных ресурсов переходит в отходы, а основное количество энергии используется в производстве и потреблении. Поэтому главной задачей промышленной экологии является нахождение путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания, деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном итоге - совмещение техногенного и биогеохимического кругооборотов веществ.
2. Классификационные структуры основополагающих понятий: экологическая система, биогеоценоз, эффективность и тд.
Экологическая система закрытая, функционально единая совокупность организмов (растений, животных и микроорганизмов), населяющих общую территорию и способных к длительному существованию при полностью замкнутом круговороте веществ (т. е. при отсутствии материального обмена через её границы). Принцип экологической системы используется при разработке биологических систем жизнеобеспечения человека в условиях изоляции от биосферы Земли, например в космических или подводных аппаратах. Основу такой искусственно создаваемой экологической системы составляют растения, которые за счёт энергии света в процессе фотосинтеза поглощают двуокись углерода и выделяют кислород, т. е. осуществляют регенерацию атмосферы. Биомасса растений используется в пищу человеком и др. гетеротрофными организмами, которые, в свою очередь, могут входить в пищевой рацион человека. Неиспользованная биомасса растений, продукты жизнедеятельности человека и других компонентов биокомплекса разлагаются микроорганизмами до воды, двуокиси углерода и минеральных веществ, которые вновь используются растениями. За счёт регенерации в таких экологических системах полностью обеспечивалась потребность человека в кислороде, воде и до 20% в пище. Биогеоценоз (от греч. koinós — общий), взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии; одна из наиболее сложных природных систем. К живым компонентам биогеоценоза относятся автотрофные организмы (фотосинтезирующие зелёные растения и хемосинтезирующие микроорганизмы) и гетеротрофные организмы (животные, грибы, многие бактерии, вирусы), к косным — приземный слой атмосферы с её газовыми и тепловыми ресурсами, солнечная энергия, почва с её водоминеральными ресурсами и отчасти кора выветривания. В каждом биогеоценозе сохраняется как однородность состава и строения компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними. Особенно важную роль в биогеоценозе играют зеленые растения (высшие и низшие), дающие основную массу живого вещества. Они производят первичные органические материалы, вещество и энергия которых используются самими растениями и по цепям питания передаются всем гетеротрофным организмам. Зелёные растения через процессы фотосинтеза, дыхания поддерживают баланс кислорода и углекислого газа в воздухе, а через транспирацию участвуют в круговороте воды. В результате отмирания организмов или их частей происходит биогенная миграция и перераспределение в почве элементов питания (N, P, К, Ca и др.). Наконец, зелёные растения прямо или косвенно определяют состав и пространственное размещение в биогеоценозе животных и микроорганизмов. Роль в биогеоценозе хемотрофных микроорганизмов менее значительна. Гетеротрофы по специфике своей деятельности в биогеоценозе могут быть разделены на потребителей, трансформирующих и отчасти разлагающих органические вещества живых организмов, и разрушителей, или деструкторов (грибы, бактерии), разлагающих сложные органические вещества в отмерших организмах или их частях до простых минеральных соединений. В функционировании биогеоценоза велика роль почвенных животных — сапрофагов, питающихся органическими остатками отмерших растений, и почвенных микроорганизмов (грибов, бактерий), разлагающих и минерализующих эти остатки. От их деятельности в значительной мере зависят структура почвы, образование гумуса, содержание в почве азота, превращение ряда минеральных веществ и многие другие свойства почвы. Без гетеротрофов невозможно было бы ни завершение биологического круговорота веществ, ни существование автотрофов, ни самого биогеоценоза. Косные компоненты биогеоценоза служат источником энергии и первичных материалов (газов, воды, минеральных веществ). Биогеоценоз — динамичная система. Он непрерывно изменяется и развивается в результате внутренних противоречивых тенденций его компонентов. Изменения биогеоценоза могут быть кратковременными, обусловливающими легко обратимые реакции компонентов биогеоценоза (суточные, погодные, сезонные), и глубокими, ведущими к необратимым сменам в состоянии. Они могут быть медленными и быстрыми. Наряду с динамичностью, биогеоценозу присуща и устойчивость во времени, которая обусловлена тем, что современные природные биогеоценозы — результат длительной и глубокой адаптации живых компонентов друг к другу и к компонентам косной среды. Качество - это совокупность характеристик объекта, имеющая отношение к его способности удовлетворить установленные и предполагаемые требования потребителя. При этом, что важно, под объектом качества может пониматься как собственно продукция, процесс ее производства, так и производитель.
3. Основополагающие понятия промышленной экологии: устойчивость, равновесие, живучесть, безопасность
Устойчивость — свойство, внутренне присущее экосистеме, характеризующее способность: • выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями (например, техногенные воздействия на природный ландшафт); • оказывать сопротивление внешним (техногенным) воздействиям; • обнаруживать способность к восстановлению или самовосстановлению экосистемы. В ряде случаев рост нагрузок на фунты (статических, динамических, термодинамических) приводит к нежелательным явлениям и процессам — просадкам, оползням, заводнению, что угрожает устойчивости возводимого объекта и нарушает баланс в геотехнической системе. Равновесие — свойство экосистемы сохранять устойчивость в пределах регламентированных границ при антропогенных изменениях природного ландшафта. Безопасность — свойство, определяющее риск потерь устойчивости, равновесия и живучести экосистемы. БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ: 1) совокупность действий, состояний и процессов, прямо или косвенно не приводящих к жизненно важным ущербам (или угрозам таких ущербов), наносимым природной среде, отдельным людям и человечеству; 2) комплекс состояний, явлений и действий, обеспечивающий экологический баланс на Земле и в любых ее регионах на уровне, к которому физически, социально-экономически, технологически и политически готово (может без серьезных ущербов адаптироваться) человечество. Живучесть- способный долго жить, существовать; длительный.
4. Признаки и показатели антропогенного изменения природного ландшафта в регионе освоения
ЛАНДШАФТ НАРУШЕННЫЙ — тип антропогенного ландшафта, возникший в результате нерационального использование природных ресурсов.
ЛАНДШАФТ ТЕХНОГЕННЫЙ — разновидность антропогенного ландшафта, особенности формирования и структуры которого обусловлены производственной деятельностью человека, связанной и с использованием мощных технических средств.
Формирование антропогенного ландшафта в регионе строительства. Реальные техногенные нагрузки на компоненты геосфер при сооружении объектов промышленного или гражданского назначения формируют потенциальные уровни антропогенного изменения биогеоценозов регионального ландшафта. С этой точки зрения исключительно важное 1)научно-методологическое значение приобретает задача оптимизации структурно-рациональных ограничений на строительный процесс с точки зрения минимального воздействия на природный ландшафт и далее обеспечения необходимых исходных контрольно-технологических предпосылок по сохранению экологического баланса в регионе. 2) определение принципиальных условий создания экологически чистого строительного комплекса по критериям качественно-количественной минимизации техногенных нагрузок на компоненты природного ландшафта. Математическая модель формирования антропогенного ландшафта предусматривает структурно-функциональные преобразования геосфер Вернадского, которые приводят к разнохарактерным конечным результатам, дающим возможность ставить и решать важные инженерно-экологические задачи. Важным обстоятельством в выработке экологически рациональных норм строительства является дифференцированный подход к оценке геологических, геокриологических, гидрологических и других условий строительства, причем как с точки зрения минимальных нагрузок на природные ландшафты. Реальные техногенные нагрузки на компоненты природы при сооружении объектов промышленного или гражданского назначения формируют потенциальные уровни антропогенного изменения биогеоценозов регионального ландшафта. Управление рациональным природопользованием ставит задачу оптимизации структурно-рациональных ограничений на строительный процесс с точки зрения минимального воздействия на природный ландшафт и обеспечения необходимых исходных конструктивно-технологических предпосылок по сохранению экологического баланса в регионе. Решение указанной задачи развивается по двум инженерно-техническим направлениям: • определение области оптимизации качества строительства по заданным экологическим критериям; • определение принципиальных условий создания экологически чистого строительного комплекса по критериям качественно-количественной минимизации техногенных нагрузок на компоненты природного ландшафта. Экологическая защищенность природных ландшафтов в регионе строительства в существенной мере достигается за счет повышения качества и надежности сооружаемых объектов, эффективных технических, технологических и организационных решений и методов. Устойчивость — свойство, внутренне присущее экосистеме, характеризующее способность: • выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями (например, техногенные воздействия на природный ландшафт); • оказывать сопротивление внешним (техногенным) воздействиям; • обнаруживать способность к восстановлению или самовосстановлению экосистемы. Равновесие — свойство экосистемы сохранять устойчивость в пределах регламентированных границ при антропогенных изменениях природного ландшафта. Неадекватность расчетных моделей реальной экологической обстановке в зоне промышленного освоения территорий приводит к невосполнимым потерям биогеоценозов природного ландшафта.