Экологические основы инновационной деятельности

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

А. В. Вершков, А. К. Москалев

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 

ИННОВАЦИОННОЙ  

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Учебное пособие

Красноярск

СФУ
2023

УДК 005.342:502.17(07)
ББК 65.291.551-21я73+28.081я73

В374

Рецензенты:
В. И. Полонский, доктор биологических наук, профессор кафедры ланд-

шафтной архитектуры и ботаники Красноярского государственного аграрного 
университета;

Е. А. Зайченко, кандидат экономических наук, доцент кафедры товарове-

дения и экспертизы товаров Сибирского федерального университета

 
Вершков, А. В.

В374 
 
Экологические основы инновационной деятельности : учеб. посо-

бие / А. В. Вершков, А. К. Москалев. —  Красноярск : Сиб. федер. ун- т, 
2023. — 224 с.

ISBN 978-5-7638-4713-0

Рассмотрены вопросы международного сотрудничества, использования 

экологических инноваций для решения глобальных экологических проблем, 
снижения углеродного следа, а также природоподобные технологии, методы 
контроля за состоянием окружающей природной среды, экологическая деятельность 
предприятий, современные экономические теории решения экологических 
проблем («зеленая экономика», циркулярная экономика, «синяя экономика» и др.).

Предназначено для студентов бакалавриата направления 27.03.05 «Ин-

новатика».

Электронный вариант издания см.:

http://catalog.sfu-kras.ru

УДК 005.342:502.17(07)
ББК 65.291.551-21я73+28.081я73

ISBN 978-5-7638-4713-0 
© Сибирский федеральный университет, 2023

Оглавление

Введение ..............................................................................................................4

Тема 1. Глобальные экологические проблемы современности ..............5

Тема 2. Основные направления международного  
сотрудничества в области экологии ...........................................................12

Тема 3. Климатические соглашения ............................................................26

Тема 4. «Зеленая экономика» ........................................................................36

Тема 5. Экологические инновации ..............................................................44

Тема 6. Экологические инновации в области энергетики .....................55

Тема 7. Углеродный след энергетики ..........................................................68

Тема 8. Побочные проблемы «зеленой энергетики» ...............................84

Тема 9. Природоподобные технологии ......................................................92

Тема 10. Пути изобретательской деятельности .....................................100

Тема 11. Экологическая стандартизация .................................................112

Тема 12. Экологический аудит ...................................................................123

Тема 13. Экологическая сертификация и нормирование ....................132

Тема 14. Виды экологического надзора....................................................148

Тема 15. Экологическое право....................................................................161

Тема 16. Циркулярная экономика .............................................................172

Тема 17. «Синяя экономика» ......................................................................183

Тема 18. Менеджмент устойчивого развития предприятия ...............199

Заключение .....................................................................................................210

Библиографический список .......................................................................211

Введение

Учебное пособие составлено на основе курса, читаемого для 

студентов первого курса направления 27.03.05 «Инноватика» 
в Сибирском федеральном университете. Содержание курса является 
авторским. В нем рассматривается широкий круг вопросов, 
имеющих отношение к экологическим основам инновационной 
деятельности.

Учебное пособие начинается с описания глобальных экологи-

ческих проблем современности и путей решения данных проблем 
с использованием экологических инноваций. Значительное внимание 
при этом уделено климатическим вопросам, оказывающим 
влияние не только на экономические и экологические, но и на политические 
и социальные вопросы жизни общества.

Далее рассмотрены проблемы контроля за состоянием окру-

жающей среды (экологический мониторинг, экологическая экспертиза, 
экологический контроль и аудит) и связанные с этим 
вопросы стандартизации, сертификации. Также рассмотрены вопросы 
экологического права.

В заключение подробно представлены современные эконо-

мические концепции, связанные с экологической деятельностью, 
в том числе такие как Циркулярная экономика, «Синяя экономика», 
концепция «от колыбели до колыбели», а также вопрос менеджмента 
устойчивого развития предприятия, имеющий непосредственное 
отношение к излагаемым выше видам экономики.

Тема 1

Глобальные экологические проблемы 

современности

Глобальные экологические проблемы современности —  это 

проблемы, негативное воздействие которых ощущается в любой 
точке земного шара и влияет на всю структуру, строение и части 
биосферы [91].

Причиной возникновения глобальных проблем является ан-

тропогенная деятельность человека, под которой понимают деятельность, 
связанную с реализацией экономических, военных, 
рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящих 
физические, химические, биологические и другие изменения 
в природную среду [4].

Негативная деятельность человека проявляется в следующих 

трех направлениях:

• загрязнение окружающей природной среды;
• истощение природных ресурсов;
• разрушение природной среды.
Загрязнением называется поступление в окружающую при-

родную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, 
микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) 
в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния 
растений и экосистем [33].

По объектам загрязнений различают:
• загрязнение поверхностных и подземных вод;
• атмосферного воздуха;
• почв;
• околоземного космического пространства.
По масштабам загрязнения делятся на глобальные, регио-

нальные и локальные. По видам загрязнений выделяют физические, 
химические и биологические.

Физические (параметрические) загрязнения связаны с откло-

нением от нормы физических параметров окружающей среды. 
К физическим загрязнениям относятся тепловое, шумовое, радиоактивное 
и электромагнитное.

Химические (ингредиентные) загрязнения —  это изменение хи-

мического состава среды (отклонение от нормального уровня концентраций 
характерных ингредиентов и до появления новых) под 
воздействием тяжелых металлов, пестицидов, отдельных химических 
веществ и элементов, синтетических поверхностно- активных 
веществ, пластмасс.

Биологические загрязнения (включая микробиологические за-

грязнения) —  это загрязнения бактериями и вирусами- возбудителями 
болезней, носящих характер эпидемий. Макробиологи-
ческое —  загрязнение животными и растениями, случайно либо 
ошибочно занесенными в новые экосистемы.

Рассмотрим глобальные экологические проблемы, обусловлен-

ные воздействием загрязняющих веществ на атмосферу, гидросферу 
и литосферу.

Воздействие на атмосферу

К глобальным экологическим проблемам при воздействии за-

грязняющих веществ на атмосферу относят [90]:

• изменение климата (парниковый эффект);
• утончение озонового слоя земли;
• кислотные осадки.
Изменение климата (парниковый эффект) происходит в ре-

зультате увеличения объема парниковых газов в атмосфере, препятствующих 
отражению тепловых лучей от поверхности земли и создающих 
эффект теплицы или парника. Тепло, исходящее от поверхности 
земли, возвращается обратно на планету. Так прогреваются 
океаны и почва, а за их счет нагревается и воздух [114]. К парниковым 
газам относятся углекислый газ (СО2), метан (СН4), оксид азота 
(N2О), гексафторид серы (SF6), фреон и их заместители.

Парниковый эффект может привести к повышению уров-

ня моря на Земле к 2030 г. на 200 мм и на 600–1200 мм к концу 
столетия. Повышение на 300–500 мм вызовет серьезные проблемы 
в таких городах, как Амстердам, Венеция, Рио- де- Жанейро, 

Санкт- Петербург. Кроме того, потепление климата приведет 
к повышению интенсивности дождей, ураганов, селевых потоков 
и сходу снежных лавин [90].

Утончение озонового слоя
Озоновый слой земли —  самый тонкий слой в атмосфере, ко-

торый содержит относительную концентрацию озона (до 0,001 %). 
Озон —  это кислород, который содержит в своем составе три атома. 
Озоновый слой защищает нашу планету от опасного ультрафиолетового 
излучения (УФ), которое способно причинить значительный 
ущерб жизни на земле.

Многолетнее изучение защитного экрана показало, что над 

поверхностью земли в некоторых районах озоновый слой начал 
истощаться. Этот эффект назвали «озоновыми дырами». Первую 
«дыру» обнаружили над Антарктидой в 1985 г. Ее площадь —  более 
5 млн кв. км [113].

Причинами утончения и истощения озонового слоя были 

признаны фреоны —  синтетические искусственные вещества, 
созданные в результате промышленной деятельности человека. 
Типичными представителями фреонов являются газообразные 
фторхлоруглероды искусственного происхождения, используемые 
в производстве в качестве хладагентов в холодильных 
и других промышленных и бытовых устройствах. Поднимаясь 
непосредственно в тропосферу, фреон взаимодействует с озоном 
и разрушает его. Особенностью фреона является то, что он задерживается 
в атмосфере на длительное время, т. е. оказывает пролонгированное 
воздействие. Производство фреонов достигало 
1,4 млн т в год. Ежегодно прирост производства фторхлорметанов 
доходит до 4 % [113]. В результате в мире было принято решение 
о прекращении производства фреона и замене его на хладагенты, 
не взаимодействующие с озоном. Более поздние исследования, 
однако, показали, что влияние фреона на озоновый слой 
земли сильно преувеличено, т. е. это влияние не оказывало существенного 
воздействия на количество озона. Работами, в том 
числе и сотрудников Сибирского федерального университета, 
было доказано, что сезонное изменение толщины озонового слоя 
и появление «озоновых дыр» во многом связано с перемещением 
воздушных масс в атмосфере [42].

Пример 1. По данным «Гринпис» основными поставщиками 
хлорфторуглеродов (фреонов) являются США —  30,85 %, Япония —  
12,42 %, Великобритания —  8,62 %, Россия —  8 %. США 
«пробили» в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн кв. км, Япония —  
3 млн, а это больше, чем площадь самой Японии. В России 
за последние 10 лет концентрация озонового слоя снизилось 
на 4–6 % в зимнее время, на 3 % —  в летнее время.

Последствием утончения озонового слоя является снижение 

концентрации озона, ослабляющее способность атмосферы защищать 
все живое от воздействия жесткого УФ-излучения. Например, 
долгосрочное воздействие ультрафиолета на человека может 
спровоцировать развитие острых и хронических заболеваний 
кожи, глаз и иммунной системы. Рак кожи, катаракта —  самые 
серьезные и нередкие последствия облучения ультрафиолетом. 
В районах с пониженным содержанием озона наблюдаются многочисленные 
солнечные ожоги, увеличение заболеваний людей раком 
кожи. По мнению ученых, к 2030 г. при сохранении нынешних 
темпов сокращения озонового слоя заболеют раком кожи примерно 
6 млн человек.

Выпадение кислотных осадков
Кислотные осадки в виде дождя или снега выпадают в резуль-

тате попадания в атмосферу диоксидов серы (SО2) и азота (NО2) при 
сжигании различных видов ископаемого топлива, а также неправильного 
применения и хранения удобрений. Ежегодные выбросы 
составляют 255 млн т. Под воздействием кислотных дождей происходит 
разрушение экосистем. Страдает 50 млн га леса в 25 европейских 
странах. Снижается устойчивость лесов к засухам, болезням, 
природным загрязнителям, что приводит к их деградации.

Кроме того, кислотные осадки ускоряют процессы коррозии 

металлов, разрушения зданий и сооружений. В промышленных 
районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий —  в 100 раз быстрее, 
чем в сельских районах. Разрушаются памятники истории и культуры, 
созданные из природных материалов (мрамора).

Пример 2. Загрязнение озер привело к деградационным эффектам. 
Например, в Канаде 14 тыс. озер сильно закислены, каждому 
7-му озеру на востоке страны нанесен биологический ущерб. 

В Норвегии в водоемах площадью 13 тыс. кв. км уничтожена 
рыба, 20 тыс. кв. км поражены. В Швеции 2 200 озер практически 
безжизненны. В России огромные площади тундры и лесотундры 
Таймыра, Якутии, Северного Урала, Норильска почти 
безжизненны.

Смог —  это ядовитая смесь дыма, тумана и пыли. Различа-

ют два типа смога —  зимний (лондонский) и летний (лос- андже-
лесский) [96].

Зимний смог возникает в крупных промышленных городах 

при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная 
инверсия). Инверсия проявляется в повышении температуры 
воздуха с высотой обычно в интервале 300–400 м от поверхности 
Земли. В результате этого резко нарушается циркуляция 
воздуха, дым и загрязняющие вещества не могут подняться 
вверх и не рассеиваются, нередко возникают туманы. Концентрация 
оксида серы, углерода, взвешенной пыли достигает опасного 
для здоровья человека уровня, приводит к расстройству кровообращения 
дыхания и нередко смерти. Рассеять смог может ветер 
и снижение выбросов. В 1952 г. от смога в Лондоне с 3 по 9 декабря 
погибло 4 тыс. человек, 10 тыс. тяжело заболело.

Лос- анджелесский смог (фотохимический) возникает летом 

при интенсивном действии солнечной радиации на пересыщенный 
выхлопными газами автомобилей воздух. В Лос- Анджелесе 4 млн 
автомобилей выбрасывают 4 тыс. т оксида азота в сутки. В безветренную 
погоду в воздухе идут сложные химические реакции с образованием 
фотохимических загрязнителей- фотооксидантов (органические 
перекиси, озон, нитриты). Они раздражают слизистые 
оболочки ЖКТ, легких и органов зрения.

В Токио в 1971 г. отравилось 28 тыс. человек именно лос- 

анджелесским типом смога. Среди российских городов наиболее 
подвержены смогу Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск.

Воздействие на гидросферу

Глобальной экологической проблемой является загрязнение 

гидросферы нашей планеты разнообразными отходами.

Основные причины загрязнения вод морей и океанов:
• сброс промышленных и хозяйственно- бытовых сточных вод;

• поступление стоков, содержащих вещества, применяемые 

в сельском и лесном хозяйствах;

• захоронение на морском дне загрязняющих веществ (радио-

активные отходы);

• разнообразные утечки с судов морского транспорта;
• аварийные выбросы и сбросы судов, а также подводных тру-

бопроводов;

• добыча полезных ископаемых на морском дне;
• выпадение загрязняющих веществ с осадками из атмосферы.

Пример 3. После 1945 г. в среднем ежегодно в океан с судов сливается 
2,5 млн м3 нефтепродуктов; 1 т нефти способна на поверхности 
воды образовывать пленку на площади до 12 км2.

Загрязнение литосферы

Техногенному изменению подвергаются все основные состав-

ляющие литосферы: почвы, горные породы, их массивы и недра.

Загрязнение почв
Деградация почв —  ухудшение ее свой ств, которое сопрово-

ждается уменьшением гумуса и снижением плодородия.

Основные виды антропогенного воздействия:
• эрозия (ветровая и водная);
• загрязнения;
• вторичное засоление и заболачивание;
• опустынивание;
• отчуждение земель для промышленного и коммунального 

строительства.

Эрозия —  разрушение почвы под действием воды и/или ве-

тра. Слово «эрозия» происходит от латинского erosio, означающего 
«разъедание, разрушение» [121].

Земли, подвергшиеся эрозии, называются эродированными. 

Водной эрозии подвержено 31 % суши, ветровой —  34 % поверхности 
суши. Эрозия почти полностью разрушает почвенный покров, 
тем самым отрицательно влияет на его плодородие и качество производимой 
сельскохозяйственной продукции. Эрозии подвержено 
примерно 3,3 млрд га земли, на которой проживает 700 млн человек.

Загрязнения. Основные загрязнители:
• пестициды (ядохимикаты);

• минеральные удобрения;
• отходы и отбросы производства;
• газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;
• нефть и нефтепродукты.
Пестициды. В России используется 100 индивидуальных пе-

стицидов, годовой объем производства —  100 тыс. т, т. е. на одного 
жителя России приходится 1 кг в год. Наиболее опасен ДДТ 
(дуст) —  стойкое хлорорганическое соединение, обладающее мутагенными 
и канцерогенными свой ствами, вызывающими злокачественные 
новообразования.

Вторичное засоление и заболачивание —  это усиление при-

родного засоления почв путем неумеренного полива орошаемых 
земель в засушливых районах. До 30% земель подвергаются орошению 
в России это 36 млн га. В результате исчезают многие виды 
растительных организмов, усиливаются миграционные процессы, 
уменьшается генофонд наземных популяций.

Опустынивание —  это изменение состояния земли из- за на-

рушения естественных процессов жизнедеятельности микроорганизмов. 
Опустынивание земель происходит потому, что территория 
вовлекается в хозяйственную деятельность или лишается 
источников подпитки по естественным причинам. В результате 
участок деградирует, это делает его непригодным для хозяйства 
или естественных процессов [66].

Причины опустынивания:
• вырубка лесов;
• перевыпас скота;
• интенсивная распашка и засоление почв;
• нерациональное водопользование;
• выжигание прошлогодней сухой травы.