Экологическая безопасность строительных материалов

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ 
БЕЗОПАСНОСТЬ 

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Н. И. ЗУБРЕВ
М. В. УСТИНОВА

Москва

ИНФРА-М

2021

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия для студентов 

высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 

08.04.01 «Строительство» (квалификация (степень) «магистр») 

(протокол № 11 от 09.11.2020)

УДК [691+504.75](075.8)
ББК 38.3:20.1я73
 
З91

Зубрев Н. И.
З91 
 
Экологическая безопасность строительных материалов : учебное пособие / Н.И. Зубрев, М.В. Устинова. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 
195 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Магистратура). — DOI 10.12737/1014649.

ISBN 978-5-16-015019-2 (print)
ISBN 978-5-16-107514-2 (online)

В учебном пособии изложены основные сведения об общей и прикладной экологии и их значении в области экологической безопасности строительных материалов. Рассмотрены различные аспекты экологической 
защиты внутренней среды зданий и выбора экологически безопасных материалов для строительства комфортного жилья.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство» (специальность «Промышленное и гражданское строительство»). Может быть рекомендовано специалистам, работающим в области защиты окружающей 
среды, экологического мониторинга, а также инженерам строительных 
специальностей.

УДК [691+504.75](075.8)
ББК 38.3:20.1я73

Р е ц е н з е н т :
С. Ю. Ефремова, доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры биотехнологий и техносферной безопасности Пензенского государственного технологического университета

ISBN 978-5-16-015019-2 (print)
ISBN 978-5-16-107514-2 (online)
© Зубрев Н.И., 
Устинова М.В., 2021

Материалы, отмеченные знаком 
, 
доступны в электронно-библиотечной системе Znanium.com

Предисловие

В большинстве стран, особенно в развивающихся странах, 
жилищная проблема, включающая вопрос об улучшении жилищных условий, требует неотложного решения. Эта проблема 
в значительной степени обусловлена ростом численности населения и притоком населения в города. Статистика показывает, что городской житель вынужден проводить в помещении 
около 80% своего времени. От того, какая обстановка окружает человека при этом, каким воздухом он дышит, зависят 
его здоровье и работоспособность.
Проблема экологии жилищ является наиболее актуальной 
в XXI в., в то время, когда человек в погоне за модой использует новые технологии и материалы для строительства жилья, 
даже не подозревая, какой вред тем самым он наносит своему 
здоровью. Очень часто человек и не подозревает, что именно 
его жилище — источник хронических и многих тяжелых заболеваний.
Делая в день порядка 25 тыс. вдохов и выдохов, человек 
пропускает через свои легкие воздух далеко не лучшего качества. По данным Всемирной организации здравоохранения, 
более 1 млрд жителей городов подвержены постоянному воздействию различных загрязнителей воздуха, что отрицательно 
влияет на здоровье и психическое состояние людей. И эта печальная статистика относится не только к условиям улицы, 
но и к помещениям.
Как показывает практика, естественный состав воздуха 
в помещении бывает нарушен из-за насыщения его антропогенными, т.е. возникающими в результате деятельности человека загрязнениями. Так, по сведениям, приведенным в специальной литературе, в воздухе наших квартир обнаружено 
около сотни органических и неорганических веществ различной степени токсичности, которые отрицательно воздей

Предисловие

ствуют на комфортные условия жилища и в конечном счете 
на здоровье населения.
В результате изучения дисциплины «Экологическая безопасность строительных материалов» выпускник будет:
знать
 
• требования международных стандартов «Система управления качеством окружающей среды» серии ИСО 14000 
по основным этапам жизненного цикла строительного материала;
 
• экологические требования к строительным материалам 
и изделиям;
 
• способы переработки и утилизации строительных отходов;
уметь
 
• давать правильную оценку экологической обстановке 
на строительной площадке;
 
• подбирать экологически безопасные строительные материалы;
владеть
 
• основами использования экологических и гигиенических 
нормативов.

Глава 1. 

ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ

Обычно экологией (от греч. οίκος — дом или жилище 
и όος — наука) называют науку об отношениях организмов 
или групп организмов к окружающей среде. В настоящее 
время экологию определяют и как комплекс научных дисциплин, предназначенных для исследования природной среды 
и ее взаимосвязи с деятельностью человека. Таким образом, 
она превращается в науку о воздействиях человека на окружающую природную среду и способах уменьшения антропогенной нагрузки.

1.1. БИОСФЕРА И ЕЕ СТРОЕНИЕ

В пределах биосферы сосредоточена вся совокупность живого мира планеты (рис. 1.1).
Жизнь на Земле возникла около 3–3,5 млрд лет назад в результате эволюции материи. С этого времени и началось развитие биосферы. Совокупность всех населяющих ее живых организмов, т.е. живое вещество Земли, оказывает значительное 
влияние на состав атмосферы, гидросферы и осадочной оболочки. В поверхностном слое осадочных пород в последнее 
геологическое время (четвертичный период) сформировались 
уникальные природные образования — почвы, без которых невозможно существование жизни на нашей планете.
Литосфера (от греч. ίθος — камень и σφίρ — шар) состоит из верхней твердой оболочки земной коры, которая 
подразделяется по вертикали на два слоя. Самая верхняя 
оболочка характеризуется большой прочностью и переходит 
без резкой границы в нижележащую сферу (верхняя часть 
верхней мантии Земли), прочность которой относительно 
мала. Этот слой мантии, подстилающий твердую часть литосферы, обладает вязкостью, которая является главным 

Глава 1. Основы экологии

местоположением процессов, вызывающих горизонтальные 
и вертикальные движения отдельных участков земной коры, 
в том числе материков. Между этими двумя слоями проходит 
планетарная поверхность раздела, получившая название «граница Мохоровичича», которая отделяет твердую земную кору 
от вязкой мантии. На этой границе скорости распространения 
предельных сейсмических волн, прошедших через земную 
кору, скачкообразно увеличиваются с 6,7–7,6 до 7,9–8,2 км/с, 
а плотность увеличивается с 2,8–2,9 до 3,2–3,3 г/см 3.

Ультрафиолетовые 
лучи

Ионосфера

Стратосфера

Озоновый слой

Тропосфера

Гидросфера
Осадочные 
                  породы
Гранит

Бальзат

Литосфера
Атмосфера

100

35

17

0

Рис. 1.1. Строение биосферы

Верхняя часть литосферы сложена в основном породами 
кислого состава. Сюда входят: почва, кора выветривания, осадочные и метаморфические породы, граниты. Метаморфизм — 

1.1. Биосфера и ее строение

изменение и преобразование состава пород под воздействием 
температуры, давления и состава химических растворов (кристаллические сланцы, гнейсы и др.). Гранитный слой сложен 
гранитами, гнейсами и другими метаморфическими и изверженными породами кислого состава.
Ниже границы Мохоровичича, в верхней мантии Земли, 
залегают ультраосновные породы разного минералогического 
состава, обедненные кремнеземом и обогащенные магнием.
Мощность земной коры неодинакова. Под континентами 
она варьируется в пределах 30–60 км, а под океанами составляет всего лишь 5–10 км.
В литосфере микроорганизмы встречаются даже на глубине 3,5–7,5 км. Ниже этой отметки проходит зона высокой 
температуры и отсутствует вода в жидком состоянии. Наибольшее количество микроорганизмов находится в почвенном 
слое Земли.
Почва является природным образованием, состоящим 
из твердой, жидкой, газовой и живой фаз.
Твердая фаза (песчаная, супесчаная, суглинистая и глинистая) представляет собой комплекс первичных и вторичных 
минералов и органического вещества — гумуса. Каждый минерал является природным неорганическим химическим соединением, а гумус — сложным природным органическим соединением.
Жидкая фаза представляет собой почвенный раствор, в котором находятся элементы питания растений в ионной форме, 
анионы неорганических и органических кислот и другие компоненты.
Газовая фаза почв или почвенный воздух близка по содержанию кислорода и азота к атмосферному, но отличается 
от него постоянным, более высоким содержанием диоксида 
углерода, наличием в некоторых почвах сероводорода, метана 
и других газов.
Живая фаза почв представлена корневыми системами 
растений, микроорганизмами, насекомыми и животными. 

Глава 1. Основы экологии

В почве протекает активная жизнь. Количество микроорганизмов на 1 г почвы измеряется несколькими миллионами, 
около 95% всех насекомых проводят всю или большую часть 
жизни в почвах. Фазы почв находятся в постоянном химическом взаимодействии друг с другом.
Гидросфера представляет собой водную оболочку Земли, 
расположенную между атмосферой и литосферой. Она занимает около 70,8% (361,1 млн км 2) земной поверхности, что 
составляет примерно 1/4000 объема планеты. Общий объем 
воды составляет 1458 млн км3, средняя ее соленость — 35 г/л.
В Мировом океане сосредоточено 93,96% всех водных ресурсов. Средняя глубина Мирового океана — около 3800 м, 
наибольшая — 10 994 м (Марианский желоб в Тихом океане). 
В его пределах растворено более 100 химических соединений 
и, что особенно важно для живых организмов и растений, кислород и углекислый газ. Гидросфера целиком населена живыми организмами, которые проникают на всю глубину Мирового океана до 11 км. Однако наибольшее развитие живых 
организмов наблюдается главным образом в пределах верхних 
частей морских бассейнов до глубины проникновения солнечного света.
На границе гидросферы и литосферы образуется большинство осадочных горных пород, содержащих различные химические элементы, в том числе полезные ископаемые.
Водные бассейны оказывают большое влияние на климат — 
смягчают жару и холод.
Атмосфера Земли — газовая (воздушная) оболочка вокруг 
Земли, вращающаяся вместе с нею. Нижней поверхностью атмосферы является поверхность суши и воды, а верхняя фиксируется на высоте 1300 км и далее постепенно переходит 
в космическое пространство. Атмосфера делится на три основных слоя: нижний — тропосферу, средний — стратосферу 
и верхний — ионосферу. Однако в зависимости от распределения температуры атмосферы снизу вверх ее подразделяют 
более детально: на тропосферу, стратосферу, мезосферу, тер

1.2. Экологические системы биосферы

мосферу и экзосферу. Давление и плотность воздуха в атмосфере с высотой заметно убывают.
Тропосфера является нижней оболочкой атмосферы. Ее 
высота над экватором примерно в 2 раза больше, чем над полюсами. В среднем высота стратосферы равна 10 км и охватывает около 80% массы всей атмосферы. Для нее характерно 
высокое содержание паров воды, сосредоточенной в облаках, 
которые имеют большое влияние на формирование климата 
Земли. Температура тропосферы в разных географических 
зонах неодинакова, имеет сезонные и суточные колебания, 
от поверхности Земли вверх убывает примерно на 0,6°C 
на 100 м. Тропосфера является генератором экзогенных сил, 
воздействующих на литосферу.
Верхняя граница биосферы ограничена слоем озона высотой 20–25 км. Этот слой имеет особо важное значение 
для предохранения живых организмов на Земле от вредного 
влияния коротковолнового излучения ультрафиолетовой радиации Солнца и космоса.

1.2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ БИОСФЕРЫ

Экосистемы являются функциональными системами биосферы и состоят из различных видов растений, животных 
и микроорганизмов, находящихся во взаимосвязи и с окружающей средой, например, тундра, степь. Кроме термина «экосистема», существует термин «биогеоценоз». Он представляет 
собой территориально или пространственно обособленную 
целостную элементарную единицу биосферы, где все компоненты тесно связаны между собой. Основное отличие биогеоценоза от экосистемы состоит в том, что биогеоценоз имеет 
строго ограниченный объем, а экосистема представляет собой 
более общее понятие, так как может охватывать любое пространство. Граница биогеоценоза устанавливается по границе 
растительного сообщества (фитоценоза). Биогеоценоз является совокупностью биоценоза и биотопа. Биоценоз представ

Глава 1. Основы экологии

ляет собой совокупность растений, животных и микроорганизмов, имеющую определенный состав и сложившийся характер отношений, как между собой, так и со средой. Биотоп 
(от греч. βίος — жизнь и όπος — место) — это однородный 
по условиям жизни участок территории с определенными видами растений и животных.
В основе теории охраны биосферы лежит взаимосвязь 
элементов биогеоценоза. На определенной ступени развития 
растительно-животное сообщество не только само зависит 
от среды, но, в свою очередь, и само определяет важнейшие параметры неживой составляющей биогеоценоза, т.е. сама жизнь 
способна создавать для себя оптимальные условия среды.
На планете к настоящему времени известно порядка миллиона видов животных, а также несколько сотен тысяч растений. Однако до сих пор каждый год открываются сотни 
и тысячи новых видов насекомых и других беспозвоночных. 
Совокупность особей, обладающих наследственным сходством 
морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих потомство, 
приспособленных к определенным условиям жизни, называется видом. В свою очередь, он занимает в природе определенное пространство — ареал. Поскольку условия существования в пределах ареала не везде одинаковы, население вида 
распадается на естественные группировки — популяции. Популяцией называется совокупность особей данного вида, занимающих определенный участок территории внутри ареала 
вида, свободно скрещивающихся между собой частично или 
полностью.
Структурными единицами экосистемы являются организмы (растения, животные и микробы), которые называют 
биотой экосистемы. Пути взаимодействия разных категорий 
организмов составляют биотическую структуру, на которые, 
в свою очередь, воздействуют химические и физические факторы окружающей среды, которые называют абиотическими.