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, зако-
номерности существования и развития экосистем, взаимоотношения организ-
ма и среды, экология и здоровье человека, глобальные проблемы окружающей 
среды. Приведены подходы к моделированию экологических ситуаций и сце-
нариев выхода из экологических кризисов. Значительное внимание уделено 
основам экологического права, профессиональной ответственности, междуна-
родному сотрудничеству в области охраны окружающей среды, экологическим 
принципам рационального использования природных ресурсов и охраны при-
роды, 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 пред-
ставление об инженерных методах и средствах защиты окружающей среды от 
техногенных воздействий. 
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направле-
ниям и специальностям техники и технологии, в особенности в области горно-
добывающих отраслей, энергетики, химии и нефтехимии. Представляет инте-
рес для исследователей проблем экологии, а также для руководителей и спе-
циалистов 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 эколого-
экономическая 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:  проблемно-
прогнозный 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 спут-
никами современной цивилизации. Острота этих проблем обусловлена ак-
тивными 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 природ-
ных, материальных и энергетических ресурсов. При этом ресурсы любого 
вида преобразуются путем применения различных технологий в продукт по-
требления. Однако на этом жизненный цикл продукта не завершается. Он 
продолжает «жить» в другом качестве – либо в виде вторичного сырья, по-
ступающего снова в производство, либо в виде отходов, возвращаемых в 
природную среду. Если иметь в виду, что современная цивилизация распола-
гает сотнями тысяч технологий (от способов добычи полезных ископаемых 
до производства необходимых для человека товаров), то приведенная схема 
весьма четко представляет процесс воспроизводства материальных благ, от-
ражает процесс непрерывного обмена различных веществ и энергий между 
природной средой и человеческим сообществом. 
В ходе такого обмена общество оказывает постоянное – и большей ча-
стью негативное – воздействие на окружающую природную среду, поскольку 
все используемые вещества и виды энергии являются компонентами природ-
ной 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 пра-
вило, отрицательных последствий зависит от многих факторов и может оце-
ниваться либо опытным путем, либо численно, да и то лишь в некоторых, 
весьма ограниченных случаях. 
Деятельность человека в его взаимоотношениях с природой на сего-
дняшний день привела к очевидным для большинства людей Земли преобра-
зованиям 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 состав-
ляющих в результате изъятия полезных ископаемых, а также привнесения не 
только известных, но и новых, ранее неизвестных природе компонентов, за-
грязняющих продукты питания, среду обитания и организмы, ее населяющие; 
• изменяется тепловой баланс Земли из-за накопления в атмосфере пы-
ли 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 отрицатель-
ного 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 ком-
понентами, их составляющими, включая и видовое разнообразие флоры и 
фауны, что находится в прямой зависимости от загрязнения среды, изъятия 
ресурсов органического и неорганического мира, преобразования ландшаф-
тов. 
Появление локальных, региональных, глобальных изменений в окру-
жающей нас природной среде требует разрешения экологических проблем и 
обусловлено прежде всего следующими причинами: 
1) доведением до предела (а в некоторых случаях – исчерпанием) спо-
собности природы к самоочищению и саморегуляции, а также значительным 
сокращением запасов полезных ископаемых в силу их принципиальной огра-
ниченности 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 ре-
сурсов поступает в отходы и лишь 5–10% полезно используется для удовле-
творения потребностей населения; 
3) недостатками в организационно-правовой и экономической деятель-
ности государств, просчетами в экологическом воспитании и образовании 

Введение 

 
 
11

жителей планеты; у большинства населения Земли сформировано потреби-
тельское отношение к природе, а проблема охраны окружающей среды чело-
вечество почти не волнует. 
Постепенно идея охраны природы от разрушения и повреждения ее со 
стороны человека переросла в форму борьбы за рациональное ресурсополь-
зование. Возникла необходимость планирования потребностей в ресурсах и 
организации работ по сохранению ресурсного потенциала как базы для не-
прерывного экономического роста. 
Переход к пониманию необходимости сохранения естественной приро-
ды 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 окружаю-
щей 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», со-
держащая согласованные со 179 правительствами документы, определявшие 
права и обязанности стран в деле обеспечения развития цивилизации и бла-
госостояния людей. 
В последние годы под давлением ухудшающейся экологической обста-
новки во многих странах мира, а также благодаря деятельности международ-
ной общественности («Декларация Рио», «Повестка дня на XXI век» и др.) 
вопросам формирования нового мышления придается все большая экологи-
ческая направленность на всех уровнях обучения, а также и воспитания лю-
дей. 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 сущест-
венно возрастает, так как выпускники вузов в своей профессиональной дея-
тельности (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 из-
менения в структуре экономики обеспечат устойчивое развитие общества и 

Введение 

 
12

создадут для населения Земли лучшие условия жизни при рациональном ис-
пользовании ресурсов без нанесения ущерба окружающей среде, сохраняя ее 
будущим поколениям. 
Устойчивое развитие экосистем Земли вызывает: 
• необходимость широкой пропаганды новых этических принципов по-
требления, отвечающих разумной жизни человечества «по средствам»; 
• необходимость сохранения окружающей среды при одновременном 
развитии человеческого общества. 
Деятельность людей в этих направлениях связана с формированием но-
вого мировоззрения, сущность которого может быть определена созидатель-
ным 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 ре-
зультатов воздействия антропогенной деятельности на окружающую среду. 
Понимание взаимодействия человека и природы, анализ последствий его дея-
тельности 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 объедине-
ний, с требованиями в области охраны окружающей среды при осуществле-
нии хозяйственной и иной деятельности, а также с правами особо 
охраняемых территорий, экологической экспертизы, мониторинга и контор-
ля. Эти и другие положения Закона призваны обеспечить право граждан Рос-
сии на благоприятную окружающую среду. Среди положений Закона 
выделяется глава XIII «Основы формирования экологической культуры», в 
которой определены требования к всеобщности и комплексности экологиче-
ского образования и просвещения, требования по подготовке руководителей 
организаций и специалистов в области охраны окружающей среды и эколо-
гической безопасности. 
Положения Федерального закона «Об охране окружающей среды» не 
просто соответствуют глубоким преобразованиям, которые происходят сей-
час в обществе, но требуют выработки новой стратегии развития экологиче-
ской 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 эко-
номических, социальных, экологических и этических принципов, а с другой 
стороны, требуют осмысления социально-экономической значимости эколо-
гических задач и путей их решения. 
В процессе осуществления хозяйственной деятельности в новых усло-
виях первостепенное значение приобретает воспитание у каждого работника 
понимания серьезности экологической ситуации, ее прямого влияния на со-
циальное 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 вспомога-
тельного оборудования, нарушениями технологической дисциплины. Не ме-
нее важным является и овладение основами малоотходных технологий, 
способных обеспечить минимальное воздействие на природную среду, эле-
ментами экологического мониторинга, оценкой последствий воздействия 
деятельности предприятий на здоровье населения. 
Когда каждый работник на своем рабочем месте будет осознавать не-
обходимость личного вклада в решение экологических проблем, можно будет 
говорить о достаточности экологических знаний персонала предприятий. Ог-
раниченность экологических знаний работников предприятий промышленно-
сти, 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 по-
следнего времени (середина 90-х годов) экологическая подготовка инженер-
но-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 уделя-
лось повышению культуры производства и ресурсосбережения. У работников 
в основном отсутствовало понимание личной причастности к охране и защи-
те окружающей среды, ответственности за нее. 
Для кардинального изменения положения с экологической подготовкой 
специалистов инженерного профиля во все учебные планы технических ву-
зов России введена дисциплина «Экология», относимая к группе естествен-