Экология

НОВАЯ 
УНИВЕРСИТЕТСКАЯ 
БИБЛИОТЕКА 
 

 

 
 
 
Каменистые тропы науки – это горы литературы, 
уступы книг, которые нужно прочесть, усвоить. 
Но книги – это путеводитель, по которому можно 
ориентироваться на дорогах науки. 
А.Я. Яншин, академик 
 
 

Экология 

Издание 2-е, переработанное и дополненное 

Под редакцией Г.В. Тягунова и Ю.Г. Ярошенко 

Рекомендовано Министерством образования  
Российской Федерации в качестве учебника  
для студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по техническим специальностям 

Москва · 

Логос 
2020

УДК 502.  
ББК 20.1  
Э40 
Авторы: 
В.Н. Большаков, В.В.Качак, В.Г. Коберниченко, В.И. Лобанов, 
А.В. Островская, B.JI. Советкин, Л.B. Струкова, Г.В. Тягунов, 
Г.Д· Харлампович, И.Ю. Ходоровская, И.С. Шахов, Ю.Г. Ярошенко 
Рецензенты: 
член-коореспондент РАН, доктор физико-математических наук,  
профессор В.Н. Чукаиов (Институт промышленной экологии  
Уральского отделения РАН), доктор технических наук, профессор  
А. В. Хохряков (Уральская государственная горно-геологическая  
академия) 
Э40 
Экология: Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / В.Н. Большаков, В.В. Качак, 
В.Г. Коберниченко и др.; Под ред. Г.В. Тягунова, Ю.Г. Ярошенко. – М.: Логос, 
2020. – 504 с.: ил. 

ISBN Даны современные представления о возникновении жизни на Земле, 
связанные с формированием биосферы. Описаны структура биосферы, закономерности существования и развития экосистем, взаимоотношения организма и среды, экология и здоровье человека, глобальные проблемы окружающей 
среды. Приведены подходы к моделированию экологических ситуаций и сценариев выхода из экологических кризисов. Значительное внимание уделено 
основам экологического права, профессиональной ответственности, международному сотрудничеству в области охраны окружающей среды, экологическим 
принципам рационального использования природных ресурсов и охраны природы, а также элементам системы управления качеством окружающей среды и 
концепции устойчивого развития в социальной сфере. Содержатся сведения об 
антропогенном и естественном загрязнении окружающей среды, дается представление об инженерных методах и средствах защиты окружающей среды от 
техногенных воздействий. 
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям и специальностям техники и технологии, в особенности в области горнодобывающих отраслей, энергетики, химии и нефтехимии. Представляет интерес для исследователей проблем экологии, а также для руководителей и специалистов организаций и служб в области защиты окружающей среды, 
конструкторских и проектных учреждений. 

ББК 20.1 

ISBN 
© Коллектив авторов, 2020 
© Логос, 2020 

978-5-98704-716-3

Оглавление 
 

Введение......................................................................................................9 
Раздел I. БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК........................................................18 
Глава 1. БИОСФЕРА: ВОЗНИКНОВЕНИЕ, РАЗВИТИЕ,  
ФУНКЦИИ.............................................................................................18 

1.1. Возникновение жизни на Земле:  этапы формирования 
биосферы .........................................................................................19 
1.2. Особенности функционирования живых организмов  и живых 
систем................................................................................................29 
1.3. Строение и функции биосферы. Круговорот веществ .........34 
1.4. Энергетика биосферы и трофические цепи...........................43 
Контрольные вопросы ..........................................................................51 
Глава 2. ЭКОСИСТЕМЫ: ЗАКОНОМЕРНОСТИ 
СУЩЕСТВОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ...................................................51 

2.1. Структуры экосистем и их основные характеристики.........52 
2.2. Закономерности функционирования экосистем ...................58 
2.3. Изменчивость и стабильность экосистем..............................64 
2.4. Экология популяции................................................................67 
Контрольные вопросы ..........................................................................77 
Глава 3. ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМА  И СРЕДЫ...........78 

3.1. Экологические факторы среды обитания..............................78 
3.2. Адаптация живых организмов.  Закон толерантности.........88 
3.3. Лимитирующие факторы среды обитания ............................93 
3.4. Коэволюция видов...................................................................95 
Контрольные вопросы ..........................................................................97 
Глава 4. ЭКОЛОГИЯ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА .............................98 

4.1. Генетическое и культурное наследие человека ....................98 
4.2. Особенности развития экосистемы человека......................105 
4.3. Влияние среды обитания на здоровье человека..................111 
4.4. Энергетический и ресурсный потенциалы   
взаимодействия человека и природы.  Проблемы 
народонаселения...........................................................................113 
Контрольные вопросы ........................................................................121 
Раздел II. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ...........123 
Глава 5. ЕСТЕСТВЕННОЕ И АНТРОПОГЕННОЕ  
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ .....................................123 

5.1. Химическое загрязнение.......................................................125 
5.2. Физическое загрязнение........................................................144 

5.3. Биологическое загрязнение...................................................157 
5.4. Экстремальные воздействия на биосферу...........................160 
Контрольные вопросы ........................................................................163 
Глава 6. ИЗМЕНЕНИЯ В БИОСФЕРЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ  НА 
ЧЕЛОВЕЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО ........................................................164 

6.1. Изменения природной среды................................................164 
6.2. Проблемы урбанизации.........................................................165 
6.3. Проблемы «бедных» и «богатых» стран .............................173 
6.4. Экологическая обстановка в России....................................176 
Контрольные вопросы ........................................................................194 
Глава 7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КРИЗИСЫ  И КАТАСТРОФЫ.  
МЕРА ИХ ОПАСНОСТИ...................................................................195 

7.1. Основные элементы экологического кризиса.....................197 
7.2. Особенности современного экологического кризиса.........201 
7.3. Экологические катастрофы...................................................204 
7.4. Причины, порождающие экологические кризисы..............207 
Контрольные вопросы ........................................................................214 
Раздел III. ПРИРОДООХРАННАЯ ПОЛИТИКА................................215 
Глава 8. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРАВА..........................215 

8.1. Экологическое право: источники,  определение,  
объекты..........................................................................................215 
8.2. Система управления охраной окружающей среды.............222 
8.3. Система управления качеством окружающей среды  в 
хозяйственной деятельности .......................................................229 
8.4. Международно-правовое сотрудничество  в области  
охраны окружающей среды.........................................................237 
Контрольные вопросы ........................................................................243 
Глава 9. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РАЦИОНАЛЬНОГО 
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ............................243 

9.1. Принципы и законы природопользования ..........................245 
9.2. Природные ресурсы. Их классификация  и экологоэкономическая оценка..................................................................249 
9.3. Материальные и энергетические ресурсы...........................255 
9.4. Рациональное использование природных ресурсов...........259 
Контрольные вопросы ........................................................................264 
Глава 10. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ  
КАЧЕСТВОМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ........................................264 

10.1. Оценка воздействия на окружающую среду.  
Экологическая экспертиза и экологический аудит ...................265 
10.2. Нормирование в области охраны окружающей среды.....267 

10.3. Экологический мониторинг................................................273 
10.4. Экологический контроль.....................................................285 
Контрольные вопросы ........................................................................289 
Глава 11. ОСНОВЫ ЭКОНОМИКИ   
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ...............................................................290 

11.1. Социально-экономические аспекты   
природопользования.....................................................................291 
11.2. Планирование природопользования ..................................297 
11.3. Методы и механизмы экономического   
регулирования...............................................................................304 
11.4. Анализ эффективности природопользования   
на основе экобалансов..................................................................309 
Контрольные вопросы ........................................................................318 
Глава 12. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ  
СИТУАЦИЙ И СЦЕНАРИЕВ ВЫХОДА  ИЗ  
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КРИЗИСА ......................................................319 

12.1. Общие подходы к глобальному моделированию .............319 
12.2. Глобальные модели первого поколения:   
прогнозирование...........................................................................323 
12.3. Глобальные модели второго поколения:   
нормативный подход....................................................................329 
12.4. Глобальные модели третьего поколения:  проблемнопрогнозный анализ........................................................................333 
Контрольные вопросы ........................................................................341 
Глава 13. КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ   
И НОВЫЙ УРОВЕНЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА ........342 

13.1. Основные факторы, способствующие формированию 
концепции устойчивого развития ...............................................342 
13.2. Начало перехода к устойчивому развитию  
международного сообщества.......................................................346 
13.3. Социальные и экономические аспекты  устойчивого 
развития .........................................................................................349 
13.4. Мир после конференции в Рио-де-Жанейро .....................356 
Контрольные вопросы ........................................................................362 
Раздел IV. ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ 
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ .....................................................................363 
Глава 14. ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ ..................................................363 

14.1. Загрязнение атмосферы и контроль ее качества...............363 
14.2. Классификация технологий и средств защиты  
атмосферы .....................................................................................369 

14.3. Аппараты для очистки газов...............................................378 
14.4. Системы комплексной очистки  газопылевых  
выбросов........................................................................................392 
Контрольные вопросы ........................................................................397 
Глава 15. ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ .................................................398 

15.1. Показатели качества воды и их контроль..........................399 
15.2. Промышленная классификация вод и систем 
водоснабжения..............................................................................405 
15.3. Технологии и средства защиты гидросферы.....................410 
15.4. Примеры схем и систем защиты гидросферы...................429 
Контрольные вопросы ........................................................................437 
Глава 16. ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ ...................................................437 

16.1. Классификация твердых отходов производства и 
потребления...................................................................................440 
16.2. Основные направления охраны и защиты  
литосферы......................................................................................443 
16.3. Технологии размещения отходов.......................................445 
16.4. Технологии обезвреживания и утилизации отходов........451 
Контрольные вопросы ........................................................................458 
Глава 17. ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ   
ОТ ФИЗИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ...............................................458 

17.1. Защита от шума, инфразвука и вибрации..........................459 
17.2. Защита от электромагнитных полей ..................................465 
17.3. Защита от ионизирующего излучения...............................469 
Контрольные вопросы ........................................................................473 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................474 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...................................................477 

Введение 

 
 
9

Введение 
 
В последние годы экологические проблемы стали неизбежными спутниками современной цивилизации. Острота этих проблем обусловлена активными вовлечением природных ресурсов в сферу хозяйственной 
деятельности человечества. 
Существование любого общества обеспечивается не только простым 
воспроизводством материальных благ, но и увеличением их разнообразия, а 
также улучшением их качественного состояния. Процесс этот непрерывен. 
Именно он предполагает использование расширяющегося спектра природных, материальных и энергетических ресурсов. При этом ресурсы любого 
вида преобразуются путем применения различных технологий в продукт потребления. Однако на этом жизненный цикл продукта не завершается. Он 
продолжает «жить» в другом качестве – либо в виде вторичного сырья, поступающего снова в производство, либо в виде отходов, возвращаемых в 
природную среду. Если иметь в виду, что современная цивилизация располагает сотнями тысяч технологий (от способов добычи полезных ископаемых 
до производства необходимых для человека товаров), то приведенная схема 
весьма четко представляет процесс воспроизводства материальных благ, отражает процесс непрерывного обмена различных веществ и энергий между 
природной средой и человеческим сообществом. 
В ходе такого обмена общество оказывает постоянное – и большей частью негативное – воздействие на окружающую природную среду, поскольку 
все используемые вещества и виды энергии являются компонентами природной среды, взаимосвязаны друг с другом и формируют природную систему. 
Поэтому извлечение любого из них не только затрагивает всю систему, но и 
вызывает в ней возмущения различной значимости, последствия которых 
могут проявиться сразу или в отдаленном будущем. Уровень таких, как правило, отрицательных последствий зависит от многих факторов и может оцениваться либо опытным путем, либо численно, да и то лишь в некоторых, 
весьма ограниченных случаях. 
Деятельность человека в его взаимоотношениях с природой на сегодняшний день привела к очевидным для большинства людей Земли преобразованиям условий жизни. Последствия человеческой (антропогенной) 
деятельности красноречиво выражаются в следующем: 
• изменяется ландшафт земной поверхности вследствие вырубки лесов, 
распашки степей, мелиорации, создания искусственных озер, морей, возведе

Введение 

 
10

ния мегаполисов, строительства дорог, каналов, трасс; 
• изменяется состав природной среды, круговорот и баланс ее составляющих в результате изъятия полезных ископаемых, а также привнесения не 
только известных, но и новых, ранее неизвестных природе компонентов, загрязняющих продукты питания, среду обитания и организмы, ее населяющие; 
• изменяется тепловой баланс Земли из-за накопления в атмосфере пыли и газов, создающих «парниковый эффект»; 
• изменяется состав животного и растительного миров за счет снижения 
биоразнообразия на видовом, популяционном и эко-системном уровнях в 
результате как прямого истребления животных и растений, так и отрицательного воздействия на них антропогенной среды, а также благодаря созданию 
новых пород животных и сортов растений и их перемещению на новые места 
обитания; 
• изменяются условия протекания природных процессов, их скорость, 
направленность, степень завершенности, что обусловлено преобразованиями 
ландшафтов, нарушениями режимов водотоков, атмосферных процессов и 
др.; 
• изменяются связи в природных системах между структурами и компонентами, их составляющими, включая и видовое разнообразие флоры и 
фауны, что находится в прямой зависимости от загрязнения среды, изъятия 
ресурсов органического и неорганического мира, преобразования ландшафтов. 
Появление локальных, региональных, глобальных изменений в окружающей нас природной среде требует разрешения экологических проблем и 
обусловлено прежде всего следующими причинами: 
1) доведением до предела (а в некоторых случаях – исчерпанием) способности природы к самоочищению и саморегуляции, а также значительным 
сокращением запасов полезных ископаемых в силу их принципиальной ограниченности и невосполнимости; 
2) несовершенством подавляющего большинства используемых, так 
называемых экологически грязных технологий в промышленности и сфере 
услуг, что определяется низким уровнем научно-технического прогресса и 
другими факторами, вследствие чего 90–95% используемых природных ресурсов поступает в отходы и лишь 5–10% полезно используется для удовлетворения потребностей населения; 
3) недостатками в организационно-правовой и экономической деятельности государств, просчетами в экологическом воспитании и образовании 

Введение 

 
 
11

жителей планеты; у большинства населения Земли сформировано потребительское отношение к природе, а проблема охраны окружающей среды человечество почти не волнует. 
Постепенно идея охраны природы от разрушения и повреждения ее со 
стороны человека переросла в форму борьбы за рациональное ресурсопользование. Возникла необходимость планирования потребностей в ресурсах и 
организации работ по сохранению ресурсного потенциала как базы для непрерывного экономического роста. 
Переход к пониманию необходимости сохранения естественной природы и стабильной окружающей среды начал осуществляться только во второй 
половине XX в. Осознание важности этой проблемы произошло прежде всего 
в тех странах, которые являлись крупными потребителями энергии и других 
природных ресурсов, а потому были основными загрязнителями окружающей среды. Своего рода точкой отсчета в осуществлении природоохранной 
деятельности, основанной на новом мышлении, следует считать резолюции 
Генеральной Ассамблеи ООН и ЮНЕСКО, принятые в декабре 1968 г. Их 
идеи были интегрированы в решения Стокгольмской конференции 1972 г. 
(«Декларация принципов»). На конференции ООН в Рио-де-Жанейро 
(1992 г.) была принята «Декларация по окружающей среде и развитию», содержащая согласованные со 179 правительствами документы, определявшие 
права и обязанности стран в деле обеспечения развития цивилизации и благосостояния людей. 
В последние годы под давлением ухудшающейся экологической обстановки во многих странах мира, а также благодаря деятельности международной общественности («Декларация Рио», «Повестка дня на XXI век» и др.) 
вопросам формирования нового мышления придается все большая экологическая направленность на всех уровнях обучения, а также и воспитания людей. Это актуально для каждого человека от самого рождения и до ухода его 
из жизни. Меняются лишь акценты. В дошкольном возрасте превалирует 
воспитательный процесс, в школьном – образовательный, а во взрослом – 
сознательный. 
В высшей школе роль и значение экологического образования существенно возрастает, так как выпускники вузов в своей профессиональной деятельности (в зависимости от ее направленности) участвуют либо в 
экологическом воспитании и образовании новых поколений, либо в развитии 
новых технологий, процессов в сфере производства и услуг. Позитивные изменения в структуре экономики обеспечат устойчивое развитие общества и 

Введение 

 
12

создадут для населения Земли лучшие условия жизни при рациональном использовании ресурсов без нанесения ущерба окружающей среде, сохраняя ее 
будущим поколениям. 
Устойчивое развитие экосистем Земли вызывает: 
• необходимость широкой пропаганды новых этических принципов потребления, отвечающих разумной жизни человечества «по средствам»; 
• необходимость сохранения окружающей среды при одновременном 
развитии человеческого общества. 
Деятельность людей в этих направлениях связана с формированием нового мировоззрения, сущность которого может быть определена созидательным отношением человека к природе: человек – не покоритель, а защитник 
природы. Этот тезис должен стать жизненным принципом каждого жителя 
Земли. Осознанное его использование предполагает глубокое понимание результатов воздействия антропогенной деятельности на окружающую среду. 
Понимание взаимодействия человека и природы, анализ последствий его деятельности и путей их либерализации, планирование стратегии, основанной на 
заботе о природе и человечестве, постигается через системы экологического 
обучения и воспитания и образа жизни. 
В принятом 10 января 2002 г. Федеральном законе России «Об охране 
окружающей среды» усилены многие положения предыдущего закона (1991), 
связанные с управлением в области охраны окружающей среды, правами и 
обязанностями граждан, общественных и иных некоммерческих объединений, с требованиями в области охраны окружающей среды при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, а также с правами особо 
охраняемых территорий, экологической экспертизы, мониторинга и конторля. Эти и другие положения Закона призваны обеспечить право граждан России на благоприятную окружающую среду. Среди положений Закона 
выделяется глава XIII «Основы формирования экологической культуры», в 
которой определены требования к всеобщности и комплексности экологического образования и просвещения, требования по подготовке руководителей 
организаций и специалистов в области охраны окружающей среды и экологической безопасности. 
Положения Федерального закона «Об охране окружающей среды» не 
просто соответствуют глубоким преобразованиям, которые происходят сейчас в обществе, но требуют выработки новой стратегии развития экологической культуры, адаптированной к современным условиям с учетом 
потребностей устойчивого развития, особенностей индивида и индустриаль

Введение 

 
 
13

ного общества. Эти условия, с одной стороны, связаны с необходимостью 
формирования нового мировоззрения на основе неразрывного единства экономических, социальных, экологических и этических принципов, а с другой 
стороны, требуют осмысления социально-экономической значимости экологических задач и путей их решения. 
В процессе осуществления хозяйственной деятельности в новых условиях первостепенное значение приобретает воспитание у каждого работника 
понимания серьезности экологической ситуации, ее прямого влияния на социальное и экономическое развитие общества, повышение личной, в том 
числе и материальной, ответственности за ущерб, наносимый природе. Кроме 
того, важно понимание неразрывности единства вопросов промышленных 
технологий, экологии, ресурсосбережения, природопользования и экономики 
для овладения механизмами предвидения экологических и экономических 
рисков, связанных с низкой культурой эксплуатации основного и вспомогательного оборудования, нарушениями технологической дисциплины. Не менее важным является и овладение основами малоотходных технологий, 
способных обеспечить минимальное воздействие на природную среду, элементами экологического мониторинга, оценкой последствий воздействия 
деятельности предприятий на здоровье населения. 
Когда каждый работник на своем рабочем месте будет осознавать необходимость личного вклада в решение экологических проблем, можно будет 
говорить о достаточности экологических знаний персонала предприятий. Ограниченность экологических знаний работников предприятий промышленности, транспорта, связи во многом определяет сложную, а в некоторых 
случаях и неблагоприятную экологическую обстановку в городах и регионах 
страны. Одна из причин такого положения состоит в том, что до самого последнего времени (середина 90-х годов) экологическая подготовка инженерно-технических кадров осуществлялась в недостаточном объеме, а сам 
характер природоохранной деятельности был ориентирован в лучшем случае 
на формальное соблюдение определенных нормативов путем очистки стоков 
и выбросов, а не на борьбу с причинами загрязнения. Мало внимания уделялось повышению культуры производства и ресурсосбережения. У работников 
в основном отсутствовало понимание личной причастности к охране и защите окружающей среды, ответственности за нее. 
Для кардинального изменения положения с экологической подготовкой 
специалистов инженерного профиля во все учебные планы технических вузов России введена дисциплина «Экология», относимая к группе естествен