Экологические основы охраны водных ресурсов

Министерство науки и высшего образования 
Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 
ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом
Уральского федерального университета
для студентов вуза, обучающихся
по направлению подготовки
18.03.01 — Химическая технология

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2019

УДК 502.51 (075.8)
ББК 20.18я73
          Э40
Авторы:
А. Ф. Никифоров, А. С. Кутергин, В. С. Семенищев, С. В. Никифоров

Рецензенты:
кафедра «Техносферная безопасность» Уральского государственного уни‑
верситета путей сообщения (завкафедрой проф., канд. биол. наук И. И. Гаврилин);
завлабораторией проф., д‑р техн. наук А. Н. Попов (ФГУП РосНИИВХ)

Научный редактор — проф., д‑р техн. наук А. Л. Смирнов

Изображение на обложке с сайта http://culvercitycrossroads.com/wp‑content/
uploads/2015/07/waterindustry.png
 

Э40
    Экологические основы охраны водных ресурсов : учебное посо‑
бие /А. Ф. Никифоров, А. С. Кутергин, В. С. Семенищев, С. В. Никифо‑
ров. — Екатеринбург : Изд‑во Урал. ун‑та, 2019. — 192 с.

ISBN 978‑5‑7996‑2603‑7

В учебном пособии особое внимание уделено вопросам устойчивости эко‑
систем и их изменению под влиянием хозяйственной деятельности человека. 
Показана взаимосвязь между обобщениями Б. Коммонера и законами физики. 
Сформулированы принципы и мотивы охраны природных систем. Убедитель‑
но доказано, что доступность и качество природной воды является основой ста‑
бильности социальных систем, а состояние водных ресурсов служит индикатором 
общего загрязнения экологических систем. Подробно освещены вопросы дефи‑
цита питьевой воды, взаимосвязи качества питьевой воды и здоровья населения, 
радиоактивности природных вод, стратегического значения водных ресурсов.
Изложена проблема охраны водных ресурсов от загрязнения и истощения 
и рассмотрены пути ее решения. Показана роль регламентации поступления за‑
грязняющих веществ в водные объекты, внедрения замкнутых систем водно‑
го хозяйства промышленных предприятий, рыночного механизма охраны во‑
дных ресурсов.

Библиогр.: 42 назв. Табл. 4. Рис. 4.

УДК 502.51 (075.8)
ББК 20.18я73

ISBN 978‑5‑7996‑2603‑7 
© Уральский федеральный
 
     университет, 2019

Введение

П

од охраной природы понимают комплекс техноло‑
гических и организационных мероприятий по обе‑
спечению физических, химических и биологических 
параметров природных систем в пределах, необходимых для 
здоровья и благосостояния людей. Иначе говоря, охрана при‑
роды — это система мер, обеспечивающая оптимальные взаи‑
моотношения человеческого общества с окружающей природ‑
ной средой.
Природоохранная деятельность в настоящее время пред‑
ставляет попытку смягчить удар, который наносит Природе 
человек, нарушая ее законы, стремясь хоть немного отдалить 
возмездие [28]. Однако, решая конкретные вопросы охраны 
окружающей среды, необходимо помнить, что без знания за‑
конов существования и развития природы все наши усилия 
направляются на борьбу с последствиями, а не с причиной, 
породившей конфликт человека и природы. Отсюда следует 
важнейший вывод: решение любой конкретной природоох‑
ранной проблемы следует начинать со знакомства с законами, 
по которым живет и развивается природа [26].
В наши дни охрана природы стала важнейшей естественно‑
научной и социально‑политической проблемой современно‑
сти, от правильного решения которой зависит благополучное 
существование человечества. Общество не может воздейство‑
вать на природу без учета возможных отрицательных послед‑
ствий своей хозяйственной деятельности. Научной основой 

Введение

природоохранной деятельности является теоретическая и при‑
кладная экология.
Согласно законам экологии причинами экологических кри‑
зисов антропогенного характера являются экспоненциальный 
рост численности популяции человека, неограниченная эксплу‑
атация природных ресурсов и рост загрязнения окружающей 
среды. Катастрофическое разрушение биосферы в результате 
активной деятельности человека потребовало формирования 
научного направления, которое получило название природо‑
пользование. Природопользование — совокупность всех форм 
эксплуатации природно‑ресурсного потенциала и мер по его 
сохранению. Природопользование включает в себя извлече‑
ние и переработку природных ресурсов, их воспроизводство, 
использование и охрану природной среды, сохранение природ‑
ного баланса экосистем. Важнейшей задачей природопользо‑
вания являются природоохранные мероприятия.
Важнейшей природной средой, в которой зародилась жизнь 
и без которой невозможно ее существование, является водная 
среда. Она определяет благополучие человека, удовлетворяя его 
физиологические потребности как биологического вида, так 
и социального существа и выполняя здесь различные функции 
(гигиеническую, эстетическую, транспортную, технологиче‑
скую и т. д.). В этом плане безопасность человечества и перспек‑
тивы его существования в полной мере определяются состо‑
янием водной среды. Без преувеличения можно сказать, что 
высококачественная вода, отвечающая санитарно‑гигиени‑
ческим и эпидемиологическим требованиям, является одним 
из непременных условий безопасной жизнедеятельности лю‑
дей [16].
За последние годы оценка роли воды в жизни человека изме‑
нилась. О ней все чаще стали говорить не только врачи‑гигие‑
нисты, но и биологи, инженеры, строители, экономисты, поли‑
тические деятели. Вследствие бурного развития общественного 
производства и градостроительства, роста материального бла‑

Введение

госостояния и культурного уровня населения постоянно увели‑
чивается потребность в воде, что приводит к более рациональ‑
ному ее использованию.
Цель данного учебного пособия — рассмотреть закономер‑
ности теоретической и прикладной экологии, изучить органи‑
зационные, правовые, технические и экономические меропри‑
ятия по охране природных ресурсов. Особое внимание уделено 
водным системам. Представленный материал может быть ис‑
пользован студентами технических вузов при выполнении кур‑
совых и дипломных проектов.

1. Экология  
и природоохранная деятельность

1.1. Предмет изучения экологии
В 

большинстве случаев под экологией понимают нега‑
тивные последствия, которые вносит человек в окру‑
жающую его среду. Слишком интенсивная эксплуата‑
ция природных ресурсов, различные формы загрязнения воды 
и воздуха рассматриваются с позиций их отрицательного вли‑
яния на здоровье человека и условия его жизни.
Такой антропоцентрический подход к экологии оправдан 
в современных условиях кризисного состояния биосферы. Лик‑
видация вредных для человека последствий его хозяйственной 
деятельности действительно является важной задачей сегод‑
няшнего дня.
Негативные эффекты стихийного развития промышленно‑
сти приводят к нарушению функционирования природных со‑
обществ живых организмов, совокупная деятельность которых 
обеспечивает саму возможность существования жизни как гло‑
бального явления. В этом плане человек представляет собой 
лишь одну из форм жизни, хотя и высокоразвитую. Именно 
влияние человечества на всю взаимосвязь совокупных живых 
существ представляет наиболее фундаментальную опасность.
Установить правильное взаимодействие деятельности чело‑
века с природными процессами, которые обеспечивают устой‑
чивое поддержание жизни на нашей планете, можно лишь 

1.1. Предмет изучения экологии

на основе знания законов формирования и поддержания ак‑
тивного функционирования биологических систем. Такой биоцентрический подход отражает наиболее фундаментальные про‑
блемы экологии как науки.
В 90‑х гг. ХХ века человечество столкнулось с рядом глобаль‑
ных экологических проблем, требующих от всех стран совмест‑
ных усилий по их разрешению. После доклада, подготовлен‑
ного для ООН в 1987 г. специально созданной международной 
комиссией по окружающей среде, появился термин устойчивое развитие. Экология с ее системным, комплексным и био‑
центрическим подходом к решению всех экономических и со‑
циальных проблем призвана стать основой разработки теории 
устойчивого развития природы и общества [17].
Экология (греч. оikos — дом, убежище и logos — наука, уче‑
ние) — наука о взаимоотношении организмов между собой 
и с окружающей неживой природой. Термин в 1866 г. ввел 
немецкий естествоиспытатель и философ Эрнст Геккель [6].
Геккель Э. сформулировал понятие экологии как новой нау‑
ки на основании большого фактического материала, накоплен‑
ного в биологии за время ее длительного развития. Действитель‑
но, весь предшествующий период становления биологических 
знаний шло накопление описания отдельных видов, а также 
материалов по их образу жизни:
· в 1798 г. Т. Мальтус описал уравнение экспоненциально‑
го роста популяции, на основании которого строил свои 
демографические концепции;
· в 1824 г. французский врач В. Эдварс опубликовал книгу 
«Влияние физических факторов на жизнь»;
· в 1838 г. П. Ф. Ферхлюст предложил уравнение логисти‑
ческого роста отдельных организмов;
· в 1838 г. Ж. Б. Ламарк в учебнике «Гидрогеология» фак‑
тически предвосхитил учение о биосфере;
· в 1840 г. Ю. Либих сформулировал знаменитый «закон 
минимума»;

1. Экология и природоохранная деятельность 

· в 1841–1858 гг. К. Ф. Рулье разработал практически пол‑
ный перечень принципиальных проблем экологии.
Рулье К. Ф. первый четко определил принцип взаимоотно‑
шений организма и среды: «Ни одно органическое существо 
не живет само по себе; каждое вызывается к жизни и живет 
только поскольку находится во взаимодействии с относитель‑
но внешним для него миром» [15]. Научной основой экологии 
является учение Ч. Дарвина о борьбе организмов за существо‑
вание. В это понятие он включал не только конкуренцию ор‑
ганизмов за жизненные ресурсы, но и их реакции на различ‑
ные факторы окружающей среды, посредством которых они 
приспосабливаются к существованию в конкретных условиях.
В развитие экологии значительный вклад внесли рус‑
ские ученые С. И. Вавилов, В. Н. Сукачев, Е. Н. Павловский, 
С. С. Шварц и др. Особая заслуга в развитии экологии принад‑
лежит В. И. Вернадскому, основателю учения о биосфере и но‑
осфере (сфере жизни и сфере разума соответственно).
И все же начало развития экологии как самостоятельной на‑
уки следует отсчитывать от трудов Э. Геккеля, давшего четкое 
определение ее содержания. Надо отметить, что говоря об от‑
дельных «организмах», Э. Геккель имел в виду не отдельных 
особей, а рассматривал организмы как представителей кон‑
кретных видов.
По существу, основное направление, сформулированное 
Э. Геккелем, соответствует современному пониманию аутэкологии (греч. autos — сам) — экологии отдельных видов, по‑
этому в течение длительного времени основное развитие эко‑
логии шло в русле аутэкологического подхода.
В конце XIX века и особенно в первой половине XX века на‑
чались широкие работы по изучению более сложных надорга‑
низменных биологических систем:
· в 1877 г. К. Мебиусом сформулирована концепция биоце‑
нозов как многовидовых сообществ живых организмов, 
функционально связанных друг с другом;

1.2. Специфика современной экологии

· в 1927 г. Ч. Элтон опубликовал первый учебник по эколо‑
гии, в котором четко выделил понятие трофической ниши 
и сформулировал правило экологических пирамид;
· в 1927 году появилась книга В. И. Вернадского «Биосфе‑
ра», в которой впервые показана планетарная роль живых 
организмов — живого вещества;
· в 1935 г. А. Тенсли ввел понятие «экосистема».
Таким образом, в начале ХХ века произошло деление эко‑
логии на аутэкологию (экологию отдельных видов) и синэкологию (экологию многовидовых сообществ — биогеоценозов).
В начале XXI века более правильно рассматривать экологию 
как науку о закономерностях формирования, развития и устой‑
чивого функционирования биологических систем разного ран‑
га в их взаимоотношениях с условиями среды.

1.2. Специфика современной экологии

Понятие экология приобретает глобальный масштаб. Эколо‑
гия перешла на изучение процессов, протекающих на уровне 
биосферы, и не может ограничиваться только экосистемным 
подходом: он должен включать все разделы естественных и гу‑
манитарных наук.
Требуется не только понимание законов развития и потен‑
циальных возможностей природы, но и осознание единства 
природы и человека. Одновременно с классической биологи‑
ческой экологией возникла экология человека.
Существуют ли пределы изменения среды обитания, за ко‑
торыми наступают необратимые разрушения? Безгранична ли 
возможность адаптации (приспособления) человека к новым 
условиям, или для нее существует какой‑то предел? Если да, 
то какой? Можно ли заменить природную среду искусствен‑
ной? Какое влияние природная среда оказывает на человека? 
Что такое оптимальная среда?