Основные понятия и определения промышленной экологии

Одной из важнейших проблем XXI в. остается проблема защи­ты окружающей среды от возрастающего техногенного воздей­ствия. Вследствие развития техники в нашей повседневной жизни появилось огромное количество устройств, приспособлений, при­боров, которые в корне изменили воздействующую на нас мик­роокружающую среду. В повседневной жизни мы все больше стали обращать внимание на электромагнитные поля, шумы, различные излучения, а также на загрязнения воздуха, воды и почвы различ­ными вредными веществами.

Пытаясь разобраться в проблемах воздействия человека на ок­ружающую среду, способах защиты от негативных проявлений этого воздействия, человечество создало множество наук и науч­ных направлений, понятий и определений. Постараемся выделить среди них необходимые для практической деятельности, позво­ляющие всем, кто вплотную не решает задачи защиты окружа­ющей среды, охватить весь комплекс вопросов, с ней связанных, выделить свои подзадачи, формализовать те возможности, кото­рые может представить на сегодняшний день техника.

В последнее время появилось огромное количество словосоче­таний, использующих классический термин «экология» (напри­мер, говорят об «экологии классической» и т.д.). Подобные сло­восочетания обозначают отдельные направления экологических знаний. В ряде случаев употребляют некорректные словосочетания типа «экология дома», «экология района» для обозначения состо­яния окружающей среды в доме, районе. Так что же такое «эколо­гия»?

Экология (от гр. oikos — дом, logos — наука) — наука, изуча­ющая условия существования живых организмов, их взаимосвязь между собой и средой, в которой они обитают.

Данный термин был предложен немецким ученым Эрнстом Геккелем в 1886 г. Изначально экология рассматривалась как на­ука, исследующая закономерности жизнедеятельности организ­мов в их естественной среде обитания, т. е. биоэкология.

Выделим среди всего многообразия научных направлений, со­ставляющих систему экологических знаний, антропогенную эко­логию, или экологию человека.

Антропогенная экология — это наука, исследующая общие за­коны взаимодействия биосферы и человека. При этом под челове­ком подразумевается антропосистема, состоящая из различных структурных уровней человечества, его групп и индивидуумов.

Антропогенная экология является междисциплинарной наукой, базирующейся на целом комплексе экологизированных фундамен­тальных наук и прикладных дисциплин, решающих проблемы ра­ционального взаимодействия общества и природы. Особое место среди прикладных дисциплин, входящих в понятие «антропоген­ная экология», занимает промышленная экология.

Промышленная экология — прикладная дисциплина, представ­ляющая собой систему научно-обоснованных инженерно-техни­ческих мероприятий, направленных на сохранение качества ок­ружающей среды в условиях растущего промышленного произ­водства.

Промышленная экология возникла на стыке технических, ес­тественных и социальных наук.

В отечественной литературе наряду с термином «промышлен­ная экология» часто используют термины, близкие по смыслу, но не являющиеся синонимами, например: «прикладная экология»,«безопасность жизнедеятельности», «защита окружающей среды»,«охрана труда» и т.д.

Понятийный аппарат промышленной экологии включает в себя множество терминов, сформированных на стыке различных обла­стей знаний.

Биосфера (от гр. bios — жизнь, spharia — шар) — оболочка Зем­ли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, ох­ватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Биосфера развивается. Человеческое общество является одним из этапов развития жизни на Земле, т. е. одним из этапов биоге­неза.

Отличительной чертой биогенеза на современном этапе эво­люции является влияние разума (разумной деятельности челове­ка). Следовательно, биогенез получил характерный признак ноогенеза. Происходит постепенное превращение биосферы в ноос­феру.

Ноосфера — сфера разума, высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человечества, когда разумная человеческая деятельность становится главным опреде­ляющим фактором глобального развития.

В настоящее время наряду с классическими понятиями «био­сфера» и «ноосфера» выделяется некое новое состояние природ­ной среды — техносфера (биотехносфера).

Техносфера может рассматриваться как некоторая интеграль­ная совокупность актов трудовой деятельности человека, в рам­ках которых происходит развитие всех реальных процессов,протекающих в биосфере. Техносфера является результатом тех­ногенеза, который, в свою очередь, может рассматриваться как дестабилизирующий фактор в биосфере — изначально равновес­ной системе.

При рассмотрении техносферы именно промышленная эколо­гия как одна из прикладных составляющих общей экологии ста­новится ведущим элементом преобразования биосферы в ноосфе­ру. Одним из центральных в промышленной экологии является понятие «экологическая система» (экосистема), которая относит­ся к классу сложных систем (невозможность строго математиче­ского описания, многозвенность структурного состава и многосвязность составляющих структурных единиц).

Экологическая система — совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находя­щихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Наряду с при­веденным достаточно простым определением существуют более сложные. Приведем одно из них.

Экологическая система — информационно-саморазвивающаяся термодинамически открытая совокупность биотических экологи­ческих компонентов и абиотических источников вещества и энер­гии, единство и функциональная связь которых в пределах харак­терного для определенного участка биосферы времени и простран­ства обеспечивают превышение на этом участке внутренних зако­номерных перемещений веществ, энергии и информации над вне­шним обменом и на основании этого неопределенно долгую са­морегуляцию целого под управляющим воздействием биотических и биогенных составляющих.

Более узким термином, близким к термину «экосистема», яв­ляется термин «биогеоценоз».

Биогеоценоз (от гр. био — жизнь, гео — Земля, ценоз — сооб­щество) — однородный участок земной поверхности с опреде­ленным составом живых и костных компонентов и динамическим взаимодействием между ними. Экосистема является более общим понятием по отношению к биогеоценозу.

Экосистема может включать в себя несколько биогеоценозов. Биогеоценозы — это природные образования.

Любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экосистема является биогеоценозом.

В качестве экологической системы можно рассматривать озеро, луг, а можно и космический корабль, являющийся замкнутой автономной системой жизнеобеспечения. Посередине между эти­ми двумя примерами лежит промышленное предприятие со все­ми многоуровневыми связями с окружающей природной средой. Пойдем еще дальше, утверждая, что любое помещение (комната, цех и т.д.), в котором человек проводит значительную часть жиз­ни, также является экосистемой со всеми присущими ей призна­ками.

В этом смысле в качестве экологической системы может рас­сматриваться любое промышленное предприятие, включающее в себя материальные, энергетические и людские ресурсы, занятые в производственном процессе. Подобные экологические системы имеют свои особенности: неадекватность поведения естественных и искусственных объектов, составляющих экосистему; многомер­ность протекающих в системе процессов, формирующих экоси­стему. В дальнейшем будем называть эти процессы для экосистем типа человек—производственный объект—окружающая среда деградационными процессами.

Экологические системы могут быть разного уровня. Например, классические экосистемы могут быть микроэкосистемами (гор­шок с цветком, ствол гниющего дерева и т.д.).

Введем подобную классификацию для экологических систем человек—производственный объект—окружающая среда. Будем считать, что такие экосистемы могут быть трех уровней: глобаль­ные (крупный промышленный регион); региональные (любое промышленное предприятие, включающее в себя промышленную площадку и санитарно-защитную зону); локальные (цех, произ­водственное предприятие, любое помещение, включая рабочее место, квартиру и др.).

Рассматривая локальные экологические системы, мы будем говорить о качестве внутрипроизводственной окружающей среды. Следующая группа терминов охватывает понятие «экологичес­кий фактор».

Экологический фактор — элемент среды, оказывающий суще­ственное влияние на живой организм, или любое условие среды, на которое «живое» реагирует приспособительными реакциями.

Экологические факторы принято подразделять на факторы не­живой среды, например климатические (температура, влажность, свет, давление); биотические — факторы живой среды, связан­ные с влиянием живых существ; антропогенные — факторы, воз­никающие в процессе деятельности (планируемой и случайной, постоянной и прошлой) человека. Причем деятельность человека может быть бытовой, производственной, связанной с военным действиями.

Систематизация информации об экологических системах типа человек—производственный объект—окружающая среда, а также разработка технических методов защиты как человека, так и ок­ружающей его среды проводятся на основе обобщенного понятия «антропогенный производственный фактор».

Антропогенный производственный фактор (АПФ) — фактор, способный вызвать негативные изменения здоровья человека, непосредственно занятого в производственном процессе, и ант­ропогенные изменения окружающей среды, подверженной воз­действию данного производственного процесса.

Речь идет о факторах, которые обусловлены трудовой, произ­водственной деятельностью.

По своей природе АПФ могут быть: физическими, химически­ми, биологическими, психофизиологическими.

По своему действию АПФ подразделяются:

на вредные — АПФ, воздействие которых на работающих в определенных условиях приводит к Заболеванию или снижению работоспособности. К вредным АПФ можно отнести шум, вибра­цию, электромагнитные поля и др.;

опасные — АПФ, воздействие которых на работающих в опре­деленных условиях приводит к травме или другому резкому ухуд­шению здоровья. К опасным АПФ относятся электрический ток, газообразный хлор в определенных концентрациях, шум, вибра­ции и др.;

особоопасные — АПФ, которые при определенных условиях приводят к промышленной аварии, т.е. разрушительному высво­бождению собственного энергозапаса промышленного предпри­ятия, при котором сырье, промежуточные продукты, продукция предприятия, отходы производства, установленное на промыш­ленной площадке технологическое оборудование, вовлекаясь в аварийный процесс, создают факторы для населения, персонала, окружающей среды и самого промышленного предприятия, при­водящие к катастрофическим последствиям (ионизирующие из­лучения, пожар, взрыв, выброс большого количества газообраз­ного хлора и др.).

Вредные антропогенные производственные факторы носят, как правило, детерминированный характер, а опасные и особоопас­ные — стохастический характер. В количественную оценку стоха­стических АПФ входит вероятность возникновения данного фак­тора.

Таким образом, предметом исследования промышленной эко­логии является взаимодействие технологических и природных про­цессов в промышленно-природных системах — экологических си­стемах человек—производственный объект—окружающая среда различных уровней.

К сожалению, переход на интенсивные ресурсо- и энергосбе­регающие технологии пока не дает желаемых результатов, так как темпы повышения эффективности производства отстают от роста его объемов. На первый взгляд, экономическая ситуация, сложив­шаяся в Российской Федерации, приведшая к значительному спаду производства, должна была положительно отразиться на состоя­нии окружающей среды. Однако снижение капиталовложений в природоохранные мероприятия, увеличение количества автотран­спорта и несанкционированные сбросы, выбросы и накопление твердых отходов нивелировали положительную производную, на­метившуюся в процессе формирования экологической ситуации.
Наибольший негативный вклад в формирование экологической ситуации вносит электроэнергетика. В крупных городах наблюда­ется рост концентрации оксида углерода и диоксида азота за счет увеличения автомобильного транспорта.

Система человек—окружающая среда является замкнутой, лю­бое нарушение баланса в ней может привести к катастрофиче­ским последствиям. Например, в процессе эволюции в природе сложился тепловой баланс, определяемый аккумулированием энергии в органических соединениях и рассеиванием ее в виде
теплоты, который нарушается в настоящее время.

В отличие от автотрофных растений, в которых начинается трансформация солнечной энергии в органические соединения, человек использует органические вещества, сжигая их и переводя запасенную энергию в теплоту. При добыче энергетических ресур­сов человек разрушает биологический состав почв и способствует ее деградации. Хозяйственная деятельность человека в вопросах
использования природных ресурсов крайне неэффективна.