Взаємодія людини з навколишнім середовищем на сучасному етапі характеризується екологічною кризою, що має глобальний характер внаслідок інтенсивного антропогенного забруднення та безмірного споживання природних ресурсів.
Залізничний транспорт не є екологічно проблемною галуззю господарства, однак забруднюючі об'єкти на лінійних залізничних підприємствах разом з джерелами забруднення інших галузей створюють серйозну загрозу для навколишнього середовища.
У зв'язку з цим, в даному курсі лекцій розглянуті загальні проблеми негативного антропогенного впливу на навколишнє середовище. Наведено основні поняття і визначення в екології, дано опису та характеристики природних і штучних екологічних систем.
Тут також висвітлюються питання енергетичного забруднення і антропогенного впливу на атмосферу, гідросферу і літосферу. Розглядаються теми нормування забруднення навколишнього середовища, характеризуються групи і види нормативів.
В курсі лекцій піднімаються економічні і правові питання охорони навколишнього середовища. Розбираються основні способи оцінки екологічного збитку, природоохоронне законодавство Російської Федерації, управління природоохоронною діяльністю в РФ і на залізницях Росії, екологічний моніторинг і контроль.
Основні поняття і визначення в екології
Визначення екології, її зв'язок з іншими науками
Термін «екологія» походить від грецьких слів: «oikos» - будинок, житло і «logos» - вчення, наука. Він був запропонований німецьким вченим Е. Геккелем в 1866 р Екологія - це наука про відносини рослинних і тваринних організмів (включаючи людину) між собою і навколишнім середовищем.
Основні закони екології:
- все взаємопов'язане з усім;
- за все треба платити;
- ніщо не проходить безслідно;
- природа знає краще.
Екологія тісно пов'язана з природничими науками:
- біологією (умови розвитку мікроорганізмів, рослин, тварин, людини);
- географією (закономірності розміщення тварин, рослин і людини в залежності від фізико-географічної обстановки);
- геологією (умови формування земної кори і процеси, що відбуваються всередині Землі і на її поверхні);
- геохимией (закономірності поведінки різних хімічних елементів в грунті, воді, атмосфері);
- геофизикой (фізичні поля, що відзначаються в земній корі).
Екологія вивчає, як впливають об'єкти вивчення цих наук на навколишнє природне середовище.
Спочатку екологія розглядалася як біоекология, тобто як наука, що досліджує закономірності життєдіяльності організмів в їх природному середовищі існування (наприклад, екологія грибів, рослин, тварин і т.п.). В даний час крім біоекології існують і інші напрямки екологічних знань:
- екологія ієрархії живого (клітин і тканин, видів, співтовариств і ін.);
- екологія середовищ життя (водойм, лісів, пустель і ін.);
- хроноекологія (історична і еволюційна екологія);
- концептуальна і експериментальна екологія (теоретична);
- екологія поселень (міст, будівництва та ін.);
- факторіальна екологія або аутоекологія (фізична, хімічна тощо);
- інженерна екологія (технологічна, промислова, сільськогосподарська, економічна, транспортна та ін.).
Інженерна екологія займає особливе місце в антропогенну екологію. Антропогенне екологія - це міждисциплінарна наука, що вивчає загальні закони взаємодії біосфери і людини і базується на комплексі «екологізованих» фундаментальних наук і прикладних дисциплін. Вона включає в себе медичні, економічні, правові, естетичні, геохімічні та інші аспекти екологічного підходу при вирішенні завдань взаємодії суспільства з навколишнім середовищем, її охорони та раціонального природокористування.
При функціонуванні об'єктів залізничного транспорту інженерно-технічним працівникам доводиться займатися не екологією, а охороною навколишнього середовища. Під охороною навколишнього середовища (ООС) розуміється система правових, технічних і санітарних заходів, спрямованих на раціональне використання, збереження та відтворення природних ресурсів.
Термін «навколишнє середовище» означає середовище проживання, в значній мірі змінену людиною. Навколишнє середовище - це природні об'єкти і явища, з якими організми знаходяться в прямих або непрямих взаєминах. Використовується також термін «природне середовище» або «навколишнє природа» - це середовище, що не змінена людиною або змінена незначно.
Навколишнє людини середовище - сукупність хімічних, фізичних, біологічних, психофізіологічних факторів здатних за певних умов надавати пряме чи непряме, негайне або віддалене вплив на діяльність і здоров'я людини. Це середовище складається з чотирьох взаємопов'язаних компонентів:
а) природне середовище, незмінна людиною ( «перша природа») - це в основному малопридатні для життя території (високогірні райони, арктичні місцевості і т.п.);
б) природне середовище, змінена людиною ( «друга природа») - це ріллі, сади, дороги і т.п. тобто середовище, що існує тільки за участю людини (в іншому випадку вона руйнується);
в) штучно створене середовище ( «третя природа» або техносфера). Тут проживає більшість людей. Техносфера постійно розширюється, витісняючи природні екосистеми;
До ООС багато в чому близька охорона праці - система забезпечення безпеки життя і здоров'я працівників у процесі їх трудової діяльності. На перший погляд, здається, що охорона праці далека від екологічних знань, проте, зважаючи на те, що внутрипроизводственная довкілля і люди, що працюють в ній, утворюють локальні екологічні системи, все міркування про ООС виявляться справедливими і для охорони праці (тільки на іншому рівні взаємодії людини і навколишнього середовища).
Таким чином, ієрархічна структура розглянутих понять має наступний вигляд:
Мал. 1. Місце інженерної екології в системі екологічних знань
Під екологічною системою розуміється сукупність елементів, утворених живими організмами та середовищем їхнього життя, пов'язаних між собою обміном речовин і енергією.
Будь-яка екосистема складається з двох взаємопов'язаних складових:
- абиотической (біотоп) - абіотичні (неживі) компоненти середовища проживання, що знаходяться у взаємозв'язку з живими організмами;
- біотичної (біоценоз) - спільнота живих організмів, що мешкають в межах біотопу.
Біоценоз і біотоп об'єднуються під назвою біогеоценозу (біо - життя, гео - земля, ценоз - спільнота). Цей термін близький до терміна «екосистема», але є більш вузьким. Біогеоценоз - це однорідний ділянка земної поверхні з певним складом живих і неживих компонентів і динамічною взаємодією між ними. Будь біогеоценоз - екосистема, але не всяка екосистема - біогеоценоз. До складу екосистеми може входити кілька біогеоценозів.
Основні характеристики екосистеми:
Розмір екосистеми - простір, в якому можливо самовідновлення і самоочищення системи.
Самовідновлення - самостійний повернення екосистеми до стану рівноваги, з якого вона була виведена під впливом зовнішніх факторів.
Самоочищення - природне руйнування забруднюючих речовин в екосистемі за рахунок її внутрішніх процесів (без саморуйнування екосистеми). Самоочістітельная здатність атмосфери пов'язана з її великою рухливістю, а грунтової і водного середовища - з діяльністю живих організмів, що розкладають забруднюючі речовини [25].
Ці терміни тісно пов'язані з поняттям забруднення. Під забрудненням слід розуміти будь-які зміни природного середовища, які виводять екосистему з рівноваги. По суті, забруднення - все те, що знаходиться не в тому місці, не в той час і не в тій кількості, яка природно для природи.
Розрізняють такі рівні екосистем: мікроекосистеми (калюжка або крапля з живими організмами), мезоекосістеми (ліс, річка і т.п.), макроекосистеми (океан, континент і т.п.) і глобальну екосистему - біосферу.
Біосфера - це оболонка Землі, де існує або коли-небудь існувало життя, тобто де зустрічаються живі організми або продукти їх життєдіяльності. Біосфера постійно розвивається, і людське суспільство є одним з етапів розвитку життя на Землі (біогенезу). На сучасному етапі біогенез отримав характерна ознака ноогенеза. тобто впливу розумної діяльності людини, а значить, біосфера поступово перетворюється в ноосферу. Ноосфера - сфера розуму, вища стадія розвитку біосфери, коли розумна людська діяльність стає головним визначальним фактором глобального розвитку. Це поняття було введено академіком В.І. Вернадським. В даний час поряд з поняттями «біосфера» і «ноосфера» використовується термін «техносфера» ( «біотехносфера»). Техносфера - це сукупність актів трудової діяльності людини, в рамках яких відбувається розвиток всіх реальних процесів, що протікають в біосфері.
Подібна класифікація може використовуватися і стосовно еколого-економічним системам (ЕЕС). тобто екосистемам «людина - виробничий об'єкт - навколишнє середовище». Академік М. Я. Лемешев визначив ЕЕС як «інтеграцію природи і економіки, що представляє собою взаємопов'язане і взаємообумовлені функціонування суспільного виробництва і протікання природних процесів в природі» [12, с. 266]. ЕЕС можуть бути трьох рівнів:
- локальні (мале виробниче підприємство, цех, житлове приміщення і т.п.);
- регіональні (велике промислове підприємство або об'єднання підприємств, розташованих в одному регіоні);
- міжрегіональні (великий промисловий регіон, наприклад, Кансько-Ачинський паливно-енергетичний комплекс - КАТЕК).
Стосовно до федерального залізничного транспорту Росії локальними ЕЕС є лінійні підприємства, регіональними - відділення залізниць, міжрегіональними - залізні дороги [13]. Тут також може бути доданий четвертий рівень - національний. Це відкрите акціонерне товариство «Російські залізниці» (ВАТ «РЖД»), що об'єднує залізниці всієї країни.
Наведені вище короткі відомості про екосистеми необхідно доповнити поняттям «екологічної ніші». Екологічна ніша - це місце біологічного виду в просторі і його взаємовідносини з іншими видами. Екологічна ніша людини в даний час - вся Земля, а також прилегле космічний простір, причому ця ніша постійно розширюється. Однак в межах Землі, можливості розширення екологічної ніші людини практично вичерпані. Тому необхідно її зміна, тобто загальне взаємодія і співпраця з природою, а не протидія їй.
Екологічний фактор - це елемент середовища, що робить істотний вплив на живий організм. Інше визначення: це будь-яка умова середовища, на яке живий організм реагує пристосувальними реакціями (за межами пристосувальних здібностей лежать летальні фактори).
Екологічні фактори поділяються на:
- абіотичні - фактори неживої середовища (наприклад, кліматичні - температура, вологість, тиск і т.п.);
- біотичні - фактори живої середовища (вплив живих істот);
- антропогенні - фактори людської діяльності.
Систематизація інформації про ЕЕС, а також розробка заходів щодо ООС і охорони праці проводиться на основі узагальненого поняття «антропогенний виробничий фактор». Антропогенний виробничий фактор (АПФ) - чинник, здатний викликати негативні зміни здоров'я людини, безпосередньо зайнятого у виробничому процесі, і антропогенні зміни навколишнього середовища, яка підлягає впливу даного виробничого процесу. За своєю природою АПФ можуть бути фізичними, хімічними, біологічними, психофізіологічними. а за своєю дією поділяються на:
- шкідливі - тривалий вплив на людей, яких в певних умовах призводить до захворювання або зниження працездатності (шум, вібрація, електромагнітні поля, фонове забруднення повітря і ін.);
- небезпечні - вплив на людей, яких в певних умовах призводить до різкого погіршення здоров'я (електричний струм, залпові викиди в атмосферу і т.п.);
- особливо небезпечні - АПФ, які створюють певні умови, що призводять до промислової аварії (тобто до руйнівного вивільненню власного енергозапасу промислового підприємства). При цьому сировину, проміжні продукти, продукція підприємства, відходи виробництва, технологічне обладнання, залучаючись до аварійний процес, створюють для персоналу, населення, навколишнього середовища і самого промислового підприємства чинники, що призводять до катастрофічних наслідків (до пожеж, вибухів, викидів великих обсягів отруйних речовин і т.п.).