Практическая работа по учению о биосфере для ВлГУ, пример оформления

Техногенные экосистемы

Строение, условия формирования, проблемы существования: Урбо-экосистемы Городские экосистемы или урбоэкосистемы — это искусственные гетеротрофные антропогенные экосистемы, возникающие в результате развития городов и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т.д. В отличие от агроценозов в них нет элементов саморегуляции. Для развития городской экосистемы необходимы три главных компонента: 1) Географическая среда — природная основа экосистемы. Представляет собой природно-климатический комплекс, включающий абиотические (рельеф, почву, климат, воды) и биотические (растительный и животный мир) компоненты. 2) Городское население (социальный комплекс) — совокупность людей, связанных общественными отношениями и городской средой. Является потребителем продукции производства, а так же носителем различных потребностей нематериального характера (наука, образование, культура). Именно этот компонент урбосистемы выполняет функцию управления, которая обеспечивает сохранение определенной структуры города, поддерживает режим деятельности, реализацию программ и целей развития системы. 3) Городская среда, которая включает взаимосвязанные и взаимопроникающие подсистемы (среды): преобразованную географическую природную среду, ландшафтно-архитектурную, социально-экономическую, общественно-производственную. Связь между ними столь велика, что практически ни одна из них в отдельности не может выполнять свои функции, и в то же время отсутствие одной из них влечет разрушение городской экосистемы в целом. Современный город можно сравнить с единым сложно устроенным организмом, который активно обменивается веществом и энергией с окружающими его природными комплексами и другими населенными пунктами. В его составе города можно выделить следующие территории: промышленные зоны, где сосредоточены промышленные объекты, являющиеся основным источником загрязнения окружающей среды; селитебные зоны (жилые или спальные районы) с жилыми домами, административными зданиями, объектами быта, культуры и т.д.; рекреационные зоны, предназначенные для отдыха людей (лесопарки, базы отдыха и т.п.); транспортные системы и сооружения, пронизывающие всю городскую систему (автомобильные и железные дороги, метрополитен, заправочные станции, гаражи, аэродромы и т.п.). Для урбоэкосистем характерны следующие особенности:

• Городская экосистема — это открытая система на определенном географическом пространстве. Город, с одной стороны, является мощным потребителем вещества, энергии, информации, с другой — источником колоссальных объемов выбросов в окружающую среду.
• Урбоэкосистема является вероятностной, так как ответные реакции природы на антропогенные воздействия не удается точно спрогнозировать, функционирование системы идет не только по законам природы, но и по законам социально-экономического развития общества.
• Зависимость, т.е. необходимость постоянного поступления ресурсов и энергии.
• Неравновесность, т.е. невозможность достижения экологического равновесия.
• Аккумулирование твердого вещества за счет превышения его ввоза в город над вывозом (примерно 10:1). Сегодня это ведет к увеличению массы строений и площади полигонов для хранения бытовых и промышленных отходов.
• Число факторов, воздействующих на человека, в городе неограниченно велико, а время этого воздействия значительно короче. Следовательно, городские популяции подвергаются более мощному экологическому стрессу.
• Города отличаются специфичным составом городского населения. Мощные миграционные потоки сопровождаются высоким темпом генетической эволюции, протекающей вне связи с процессами роста численности популяции и ее приспособленности, что коренным образом отличает городскую популяцию от естественной. Факторы городской среды способствуют увеличению мутационного давления на жителей больших городов, что ведет к росту наследственных заболеваний.
• Десинхронизация биологических ритмов. Одно из существенных нарушений состоит в том, что естественная синхронизация светового дня и активности человека сдвинута в сторону темной части суток. Суточная десинхронизация физиологических процессов требует напряжения адаптационных механизмов, что истощает приспособительные возможности организма.
• Деформированность видимой среды. В городе преобладают серый цвет и плоские поверхности. Длительное пребывание человека в видимой среде, бедной зрительными элементами, сопровождается нарушениями движений глаз, ухудшением самочувствия и возникновением ощущения дискомфорта. В городских условиях преобладают гомогенные и агрессивные видимые поля.

В настоящее время значительная часть твердых веществ, поступающих в городскую экосистему, накапливается в зданиях и твердых покрытиях поверхностей улиц и площадей. Кроме того, увеличивается площадь полигонов хранения бытовых и промышленных отходов. Города являются «паразитами биосферы», которые потребляют огромное количество кислорода, воды и других ресурсов, а продуцируют только углекислый газ и загрязнение окружающей среды. Более всего естественная среда обитания изменяется в крупных городах. Этому способствуют специфический ритм жизни, психоэмоциональная обстановка труда и быта и пр. Интенсивность солнечной радиации в городах на 15-20% ниже, чем в прилегающей местности, тогда как среднегодовая температура примерно на 1,5°С выше, не столь значительны суточные и сезонные колебания температуры, чаще возникают туманы, больше осадков (в среднем на 10%), ниже атмосферное давление. В состав городских экосистем могут входить промышленные экосистемы, формирующиеся на территории промышленных предприятий. Для них характерны высокий уровень загрязненности (физические, химические и биологические загрязнения); высокая зависимость от внешних источников энергии; исключительная обедненность видового разнообразия; неблагоприятное влияние на смежные экосистемы. Городские и сельскохозяйственные экосистемы тесно связаны. В городах сельскохозяйственную продукцию перерабатывают на молочных заводах, мясоконсервных комбинатах, кондитерских и прядильных фабриках. Из города в село поступают сельскохозяйственные машины, горючее, удобрения, пестициды, множество предметов, необходимых сельским жителям (одежда, строительные материалы, электроприборы, химикаты и т.д.). Наконец, из города жители села получают информацию. В городах печатают газеты, там работают радио- и телерадиокомпании. Вследствие «расползания» городов происходит уменьшением площади естественных и сельскохозяйственных экосистем. Кроме того, города отрицательно влияют на окружающие их естественные и сельскохозяйственные экосистем (происходит загрязнение атмосферы и воды). Неблагоприятные экологические факторы влияют на горожан, испытывающих влияние химического загрязнения атмосферы (в первую очередь выхлопами автомобильного транспорта) и воды, физического загрязнения (шумового, электромагнитного, радиационного), а также видеозагрязнения («агрессивных» однообразных поверхностей архитектурных сооружений). Городскому жителю постоянно приходится решать задачи, требующие больших психологических усилий, он вынужден увеличивать продолжительность своего рабочего времени, сокращая отдых и постоянно ощущая нехватку времени. Горожане испытывают постоянный избыток информации. В результате у многих людей развиваются неврозы и так называемые болезни цивилизации. Социальные условия, информационные и интеллектуальные перегрузки, вызывающие у горожан психическую усталость и эмоциональные стрессы, становятся причиной возникновения большинства язвенных болезней желудка и случаев инфаркта миокарда, провоцируют конфликтные ситуации, дезорганизацию ближайшего социального окружения человека, способствуют развитию болезней. Значительную роль в жизни человека, особенно в крупных городах, играет шум. Высокий уровень шума способствует повышению числа гипертензий и гипотензий, гастритов, язвенной болезни желудка, болезней желез внутренней секреции и обмена веществ, психозов, неврозов, болезней органов кровообращения. У лиц, проживающих в шумных районах, чаще выявляются церебральный атеросклероз, увеличенное содержание холестерина в крови, астенический синдром. Доля новорожденных с пониженной массой возрастает соответственно увеличению уровня шума.   Строение, условия формирования, проблемы существования: Агроэкосистемы Агроэкосистема — экологическая система, объединяющая участок территории (географический ландшафт), занятый хозяйством, производящим сельскохозяйственную продукцию. В состав агроэкосистемы входят: почвы с их населением (животные, водоросли, грибы, бактерии); поля — агроценозы; скот; фрагменты естественных и полуестественных экосистем (леса, естественные кормовые угодья, болота, водоемы); человек. Классификация агроэкосистем и их свойства Основные черты агроэкосистем определяет человек, который стоит на вершине экологической пирамиды и заинтересован в получении максимального количества сельскохозяйственной продукции. При этом, если человек следует экологическому императиву, он сохраняет почвы, биологическое разнообразие, не допускает сельскохозяйственного загрязнения и получает экологически чистую продукцию, а агроэкосистема приобретает черты устойчивости (сестайнинга). Агроэкосистема — автотрофная экосистема, основным источником энергии для которой является Солнце. Солнечная энергия усваивается растениями-продуцентами и фиксируется в урожае растениеводческой продукции или передается по пищевым цепям консументам, главные из которых — скот, и редуцентам — прежде всего обитающим в почве животным-детритофагам. Перерабатывая органические остатки, они способствуют деятельности микроорганизмов-редуцентов, которые пополняют запас элементов питания, доступных корням растений. Большую роль в агроэкосистемах играют бактерии-азотфиксаторы, из которых наиболее важны виды, симбиотически связанные с бобовыми, так как при обработке почвы плугом биологическая азотфиксация за счет свободноживущих бактерий снижается в 4-5 раз. В отличие от естественных экосистем агроэкосистемы более открыты, и из них происходит отток вещества и энергии с урожаем, животноводческой продукцией, а также в результате разрушения почв (дегумификация и эрозия почв). Для компенсации этих потерь и контроля состава А. (регулирование плотности популяций сорных растений, насекомых-вредителей и др.) человек вводит в агроэкосистемы дополнительные элементы питания (азотные, фосфорные и калийные удобрения) и затрачивает энергию на производство, транспортировку и внесение минеральных и органических удобрений и пестицидов, производство и ремонт сельскохозяйственных машин, горючее и т. д. Однако величина антропогенной энергии даже в наиболее энергонасыщенных хозяйствах составляет менее 1% от энергии Солнца, которая фиксируется растениями агроэкосистем. Агроэкосистемы весьма разнообразны и могут различаться по специализации (растениеводческие, животноводческие, комплексные) и по величине вложений антропогенной энергии (экстенсивные, компромиссные, интенсивные). Существуют как небольшие аборигенные фермы, где используется только ручной труд и реже — мускульная сила животных, так и высокомеханизированные хозяйства и скотооткормочные комплексы, потребляющие много антропогенной энергии. Растениеводческие агроэкосистемы. В экстенсивном хозяйстве используется залежно-переложная система земледелия (в условиях лесной зоны — подсечно-огневая система земледелия). В таких системах происходит постоянная ротация (заменяемость) участков пашни и естественной растительности, в результате чего восстанавливается плодородие почв. При компромиссном хозяйстве почвовосстанавливающую роль играют посевы многолетних трав и однолетних бобовых культур в севооборотах, а также сидераты (зеленые удобрения). В умеренном количестве используются фосфорно-калийные удобрения, а для контроля плотности насекомых-вредителей — биологические методы защиты растений и система полезных симбиотических связей. В интенсивном хозяйстве сохраняется та же схема производства, что и при компромиссном, но резко увеличиваются дозы минеральных удобрений, возможны полив и использование пестицидов в высоких дозах. Севообороты упрощаются до двух-трех звеньев и не включают сидератов или используется монокультура. С увеличением вложений антропогенной энергии возрастает риск разрушения почв. Животноводческие агроэкосистемы. Экстенсивный вариант — это выпас скота на естественных кормовых угодьях (с сенокошением или без него в зависимости от климата). Вложения антропогенной энергии при этом минимальны и сводятся к затратам на жизнеобеспечение пастухов и первичную обработку животноводческой продукции. При компромиссном варианте корм производится на естественных кормовых угодьях и на пашне (многолетние травы, пропашные культуры и др.), плодородие почв которой поддерживается внесением навоза, возможно использование невысоких доз фосфорно-калийных удобрений. При интенсивном варианте животноводческая продукция производится на скотооткормочных комплексах, а корма получают с пашни при высоких вложениях энергии и кроме того завозят из других районов (в таких странах, как Нидерланды или Сингапур — даже из других государств). Часть навоза вносится на поля, но его количество оказывается больше, чем можно внести в почву. Комплексные агроэкосистемы. При низких энерговложениях сохраняется ротация полей и естественных кормовых угодий (часть пашни через определенное время забрасывается для естественного восстановления плодородия, хотя частично оно поддерживается за счет навоза). Минеральные удобрения либо не используются, либо вносятся в низких дозах фосфорно-калийные туки. Обеспечение почвы азотом достигается за счет биологической азотфиксации. Такой вариант хозяйства характерен для альтернативных систем земледелия. По существу такие агроэкосистемы создавал А.Т. Болотов. При интенсивном варианте производство кормов на естественных кормовых угодьях минимизируется, и с пашни получают как растениеводческую продукцию, так и корм для скота. Дозы вносимых удобрений и пестицидов высокие. Возможен полив. При компромиссном варианте наиболее полно реализуется адаптивный подход. Площадь пашни ограничена, ее плодородие поддерживается навозом, севооборотами и умеренными дозами фосфорно-калийных удобрений. Контроль сорняков, насекомых-вредителей и болезней культурных растений проводится либо биометодом, либо интегрированным методом защиты растений. Скот получает корм как на естественных кормовых угодьях, так и с пашни, поскольку в севооборотах значительное место занимают многолетние травы и кормовые однолетние бобовые культуры. Все это позволяет поддерживать достаточно высокую продуктивность агроэкосистем. Поскольку с увеличением вложений антропогенной энергии затрудняется достижение сестайнинга агроэкосистем, наиболее оправданы экстенсивные животноводческие агроэкосистемы в условиях, где нет возможности получать растениеводческую продукцию, и компромиссные комплексные агроэкосистемы. В первом случае необходимо регулирование пастбищных нагрузок для исключения пастбищной дигрессии. Возможны агроэкосистемы с дистанционным управлением, когда по существу сохраняется естественная экосистема, которая рационально используется. Например, в тундрах животным компонентом агроэкосистемы является дикий олень, в степях — сайгак, в саваннах — сложные многовидовые стада копытных (антилопы, зебры и т. д.), а человек изымает часть животных в соответствии с нормативом максимально допустимого урожая, обеспечивающим сохранность популяций. За счет дифференциации экологических ниш и более полного и равномерного потребления растительной биомассы такие агроэкосистемы могут давать мяса в несколько раз больше, чем агроэкосистемы с одним-двумя видами скота. Повышается эффективность использования пастбищ при совместном содержании скота разных видов и даже при разновозрастном стаде животных одного вида. Во втором случае главное условие обеспечения сестайнинга — экологическая оптимизация структуры агроэкосистемы.   Экосистемы районов добычи и переработки полезных ископаемых Для горнодобывающей промышленности характерно интенсивное воздействие на окружающую природную среду, неизбежно вызывающее ее изменение. В процессе производства нарушаются полностью или частично сложившиеся экологическое состояние в зонах размещения промышленных объектов (шахт, рудников, обогатительных фабрик). Эти изменения проявляются в различных сочетаниях негативных явлений, важнейшими из которых являются отчуждение для производства горных работ нужных для сельского хозяйства территорий, истощение и загрязнение подземных и поверхностных вод, затопление и заболачивание подработанных территорий, обезвоживание и засоление почв, загрязнение вредными веществами и химическими элементами атмосферного воздуха неблагоприятные для местных экологических систем гидрогеологические и геохимические изменения, изменение микроклимата. Ущербы, наносимые окружающей среде горными работами, также усугубляются многообразием отрицательно влияющих факторов, порождаемых другими отраслями промышленности, развиваемыми в этом же районе, градостроительными работами, транспортными коммуникациями и т.п. Главным фактором преобразования окружающей среды являются техногенные процессы, формирующиеся при эксплуатации различных объектов горнодобывающего производства. Основными направлениями воздействия горнодобывающих предприятий на окружающую среду являются:

• изъятие минерально-сырьевых (топливно-энергетические ресурсы, цветные и черные металлы, горно-химическое сырье, гидроминеральные ресурсы) и экологических ресурсов (земля, вода, воздух, флора, фауна);
• химическое и тепловое загрязнение биосферы;
• физическое воздействие (акустическое, электромагнитное, радиоактивное).

Эти воздействия могут носить характер:

• глобальный;
• локальный — проявляющийся в зоне радиусом от 15 до 70-100 км.;
• региональный — охватывающий обширные территории на удалении до 1000-1500 км.

Характер поступления загрязняющих веществ в атмосферу, водные объекты, на почву определяется:

• максимально разовым выбросом и сбросом;
• годовым выбросом, сбросом загрязняющих веществ.

Масштабы извлечения твердых полезных ископаемых из недр зависит от технологии добычи, которая может быть как открытой, так и подземной. Горные работы в зависимости от технологии вызывают существенные изменения в окружающей среде, такие как нарушение поверхности над отработанными площадями месторождений и формирование в районе горных работ породных отвалов и отвалов забалансовых руд. Наиболее сильные нарушения поверхности земли наблюдаются при изъятии из недр полезных ископаемых открытым способом, под разработку месторождений отводятся большие территории, которые в большинстве случаев после завершения работ оказываются исключенными из местных экологических систем. Впоследствии «отработанные» территории становятся центрами эрозийных процессов, вовлекая все новые и новые участки земель, изменяя при этом ландшафт данной местности.   Экосистема автомобильной дороги с примыкающей к ней полосой Любая дорога представляет собой отчужденную у природной среды полосу, искусственно приспособленную к движению с заданными техническими и экологическими показателями. Для экологической системы, для природного ландшафта дорога является чужеродным элементом. Чем плотнее сеть дорог, тем выше интенсивность движения по ним, тем большую озабоченность проявляет общество в отношении их воздействия на условия обитания. Большие объёмы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов, и соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Влияние транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется прежде загрязнением воздушной среды, водной и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог. При развитии и функционировании объектов железнодорожного транспорта следует учитывать свойства природных комплексов – многосвязность, устойчивость, коммутативность, аддитивность, инвариантность, многофакторную корреляцию. Многосвязность выражается в разнохарактерном воздействии транспорта на природу, которое может вызвать в ней трудноучитываемые изменения. Аддитивность – это возможность многопараметрического сложения различных источников техногенного и антропогенного воздействия на природу, что может привести к непредсказуемым изменениям в природе. Инвариантность является свойством экосистем сохранять стабильность в границах регламентированных техногенных и антропогенных воздействий. Устойчивость – способность экосистем сохранять исходные параметры при естественном, техногенном и антропогенном воздействиях. Многофакторная корреляция характеризует экосистемы с позиций их предопределенности к случайным и неслучайным событиям с аналитическими связями между ними. Окружающая среда | Автомобильная дорога Рис. 1. Схема взаимодействия отдельных элементов системы (автомобильная дорога — окружающая среда) [4] Главной задачей проектировщиков является поиск путей согласования технических решений с природными факторами. Необходимо чтобы строительство дороги не ухудшало качество среды обитания, воздействуя на неё.

Технологические процессы строительства дорог

К технологическим процессам строительства дорог, оказывающим воздействие на окружающую среду относят:

• вырубка деревьев, снятие и перемещение почвенно-растительного слоя;
• скопление на территории отходов;
• движение транспорта, работа механизмов и машин;
• расчленение ландшафта, отчуждение территории;
• разработка котлованов и траншей, перемещение, укладка грунта и других материалов при возведении земляного полотна, устройства подстилающих слоев и оснований дорожных одежд;
• производство материалов и изделий на предприятиях дорожного строительства;
• монтаж конструкций, сварочные работы;
• функционирование пунктов обеспечения дорожного строительства.

Загрязнение окружающей среды при работе дорожно-строительной техники (краны, автопогрузчики, передвижные компрессоры, экскаваторы, катки, автогудронаторы и пр.) носит временный характер, обусловленный продолжительностью строительства (ремонта) дороги и обуславливает:

• загрязнение почвы нефтепродуктами в результате проливов, протечек (сливов, смывов с дорожной полосы и испарение) горючесмазочных материалов при заправке, эксплуатации, обслуживании техники;
• шумовое воздействие, создаваемое работающей техникой (оборудованием);
• образование пыли при движении транспорта и при транспортировке строительных материалов.

Источниками выделения загрязняющих веществ в атмосферу в период строительства и ремонта автомобильной дороги являются: работающая строительная техника; пылящие поверхности земляного полотна, грунтов в кузовах автомобилей и при перевалке (пересыпке); автомобильный транспорт, задействованный на транспортировке строительных конструкций, грунтов и каменных материалов, а также участки отсыпки земляного полотна, участки устройства дорожной одежды, площадки грунтовых строительных материалов, площадки устройства труб, и др. Строительство дороги связано с землеотводом, вследствие чего происходит изъятие или отчуждение земельных участков, необходимых для размещения непосредственно как самой автодороги так и ее конструктивных элементов и элементов инфраструктуры (в постоянный отвод — непосредственно полоса отвода и резервно-технологическая полоса) и временный отвод — для резервов, карьеров и землевозных дорог и для сооружений производственной базы). Нормы отвода земель для размещения автомобильных дорог и (или) объектов дорожного сервиса установлены Постановлением Правительства РФ от 02.09.2009 (в ред. от 11.03.2011) № 717 «О нормах отвода земель для размещения автомобильных дорог и (или) объектов дорожного сервиса». Создание карьеров влечет за собой не только отвод земель, но и приводит к изменению микроклимата, первоначального рельефа местности и гидрографии района. Большое количество пыли и вредных газов образуется при массовых взрывах, неорганическая пыль наряду с оксидом углерода является главными загрязнителями атмосферы карьеров (табл. 2). При разработке месторождений открытым способом образуются большие площади земель, разрушенных горными работами, при определенных метеорологических условиях они становятся интенсивными источниками пылеобразования. Таблица 2. Концентрация пыли для различных технологических операций при строительстве автодороги

Технологическая операция	Ориентировочный показатель запыленности, мг/м3
Погрузка сухого грунта экскаватором	20
Разгрузка автомобилей-самосвалов	8
Перемещение грунта бульдозером	10
Движение автомобилей-самосвалов по грунтовой дороге	10 – 40

Используемые в технологических процессах строительства и ремонта автомобильных дорог продукты и материалы могут содержать вещества, оказывающие вредное и токсичное воздействие: К ядовитым веществам и материалам, используемым в дорожном хозяйстве, относятся: ядовитые сжатые и сжиженные газы (хлор, сернистый газ, аммиак, бутан, пропан), этилированный бензин, метанол (метиловый спирт), бензол, дихлорэтан, ацетон, антифриз, анилин, смолы (карбамидные, синтетические) кумароновые, эпоксидные, фурфороланилиновые, дегти, лакокрасочные разбавители и т.п. К едким веществам и материалам относятся: кислоты (азотная, соляная, серная, уксусная, масляная и другие), щелочи, сода каустическая, разжижители битума, органические растворители и т. п. При возведении земляного полотна автомобильных дорог первой технологической операцией является снятие плодородного слоя (верхней гумусированной части почвенного профиля, обладающей благоприятными для роста растений химическими, физическими и агрохимическими свойствами). При срезке почвенного слоя на полосе отвода и перемещении его на некоторое расстояние почва подвергается механическому нарушению, которое приводит к нарушению морфологического строения почв, и как следствие происходит трансформация физико-химических, биохимических, водно-физических свойств почв [1]: а) эрозия почв; б) уплотнение почв в результате выполнения строительно-монтажных, транспортных и заготовительных работ; в) разрушение почвенной структуры (возникает при использовании дорожной техники без достаточного учета физико-механических свойств плодородного слоя); г) заболачивание (изменение водного режима земель из-за необеспеченности водоотвода или поднятия грунтовых вод); д) иссушение (например, связанное с понижением уровня грунтовых вод); е) оползни (отрыв и перемещение вниз по склону земляных масс); е) химическое загрязнение в результате выброса выхлопных газов и возможных протечек горюче-смазочных материалов; ж) уничтожение коренной растительности. На вырубках в полосе землеотвода при неглубоком уровне грунтовых вод в благоприятствующих для этого геоморфологических условиях активизируются процессы заболачивания. Возможные воздействия автомобильной дороги на геологическую среду, почвенный покров и земли могут проявиться в изменении стабильности грунтовых масс, сопротивляемости эрозии, плодородия почвенного покрова, проявлении неблагоприятных экзогенных процессов (геологические процессы, вызываемые строительством дороги представлены в табл. 3). Таблица 3. Геологические процессы, вызываемые строительством дороги

Строительные процессы	Характер прямого воздействия на среду	Последствия
Разработка карьеров и резервов для получения грунта, песка, гравия	Снятие почвенно­растительного покрова. Местные изменения рельефа	Очаги эрозии. Оползни. Местное изменение стока. Нарушение связей и единства биогеоценоза
Работа гидромеханизации в водоемах и гидротранспортировании	Изменение естественной формы русла. Обводнение в местах штабелирования	Загрязнение водоемов. Размывание и наносы в русле рек. Изменение водной фауны.
Расчистка полосы отвода, снятие почвенного слоя	Удаление почвенно­растительного покрова.	Усиление эрозии и дефляции грунтовой поверхности. Перенос грунта. Нарушение структуры биогеоценоза
Устройство насыпей и выемок	Изменение геоморфологии местности и уровня грунтовых вод	Процессы денудации, оползни. Изменение гидрологического режима (системы стока). Осушение или обводнение местности. Расчленение биогеоценоза. Изменение агротехнических условий
Устройство насыпей и выемок в районах вечной мерзлоты	Изменение геоморфологии местности и уровня грунтовых вод. Изменение глубины сезонного протаивания грунтов	Процессы денудации, оползни. Изменение гидрологического режима (системы стока). Осушение или обводнение местности. Расчленение биогеоценоза. Изменение агротехнических условий. Процессы солифлюкации, термокастры. Образование наледей.
Устройство насыпей и выемок в районах песчаных пустынь	То же. Снятие стабильного поверхностного слоя	Усиление денудации и дефляции. Изменение засоленности грунтов
Устройство насыпей и выемок в заболоченной местности	Нарушение внутреннего стока в болоте.	Изменение системы питания болота. Изменение уровня грунтовых вод по сторонам насыпи.
Устройство насыпей и выемок в горной местности	Изменение устойчивости склонов.	Оползневые процессы, осыпи. Изменение гидрологического режима (стока).

Воздействие на поверхностные воды в период проведения строительных работ вызвано: — изъятием воды на хозяйственно-питьевые нужды и водоотведением при работе строителей; — загрязнением природных вод сточными водами, а также отходами, образующимися в период строительства; — эрозия берегов. Изменение сечения русла; — изменение формы потока, сечения русла, расхода воды; — изменение русла у мостовых переходов. Основное возможное воздействие на подземные воды при производстве строительно-монтажных работ связано с сооружением земляного полотна, что вызывает изменение и перераспределение поверхностного и в меньшей степени подземного стока, условий увлажнения грунтовой толщи на прилегающей к дороге территории. Заглубление фундаментов под уровень грунтовых вод, укладка водопропускных труб, строительство мостовых опор и т.д. уменьшает площадь поперечного сечения потока грунтовых вод, это вызывает подъем их уровня. К подъему уровня грунтовых вод также приводит строительство на заболоченных участках и болотах без выторфовывания. Наиболее существенное воздействие на водотоки и водоемы будет оказываться при строительстве мостов в их местах пересечения с проектируемой автомагистралью. Шум, создаваемый в процессе строительных работ, образуется в результате сложного суммирования шумов различных локальных источников разной звуковой мощности (бульдозера, эксковаторы, компрессоры, пневмомолотки, автосамосвалы). Строительство и реконструкция дорог связаны с потреблением значительных объемов материалов: удельный расход на 1 км приведенной длины (2Ч3,5 м) дороги составляет (кг): битума — 650, металла — 820, термопласта — 0,0074, краски — 0,0062, металла (арматуры) — 0,82, противоголеледных реагентов — 2,05. В период строительства и ремонта автодороги, как и в процессе ее эксплуатации происходит разрушение почвенного покрова на участке строительства, а также загрязнение и захламление прилегающей территории (расчет отходов материалов при строительстве (при использовании сыпучих материалов — песка, щебня, асфальтобетонных смесей, бетонной смеси; использовании пиломатериалов, кирпича, электродов и т.д.; при монтаже железобетонных конструкций и т.д.). Инженерные сооружения, к числу которых относятся мостовые переходы, трубы, развязки, тоннели различного заложения, подпорные стенки и защитные сооружения имеют свою специфику влияния на окружающую среду. При строительстве мостовых переходов происходит переформирование береговой линии, изменение сечения водотока и контуров водоема, при этом нарушается гидрологический режим, проявляются размывы и потеря общей устойчивости массива, одновременно зачастую возникает необходимость охраны рыбных запасов, так как могут быть уничтожены нерестилища и зимовальные ямы, в которые ежегодно устремляются косяки рыбы. Источниками загрязнения водной среды при строительстве мостов являются: взмучивание воды глинистыми частицами при производстве всех видов земляных работ в русле и пойме водотока, в результате размывов русла при его стеснении постоянными элементами моста и временными вспомогательными устройствами, попаданием нефтепродуктов (ГСМ, топлива и др.), цемента, добавок к смесям (и пр.), отходов стройплощадок и т.д. [6] Высокая концентрация взвешенных осадков снижает продуктивность водных организмов и вызывает исчезновение наименее устойчивых видов из местообитаний в зоне воздействия сооружаемых мостовых переходов. Гибель кормовых организмов приведет к снижению рыбопродуктивности участков водных объектов, которые попадают в зону производства работ при строительстве мостов и прокладке водопропускных труб. Взвешенные минеральные частицы, попадающие в водотоки при перепланировке береговой линии, при работе строительной техники в руслах и на берегах рек, ухудшают качество воды, оказывают негативное влияние на динамику численности популяции гидробионтов, как следствие нарушаются биотические связи в водном сообществе. При оседании минеральных частиц обширная зона вдоль берегов покрывается осадком, в результате этого разрушаются сложившиеся биотопы, цикличность размножения зоопланктона, наблюдается гибель организмов на личиночной стадии развития. Воздействие на флору и фауну территории на стадии строительства автодороги начинается с вырубки лесных и кустарниковых насаждений и раскорчовки в полосе будущего коридора трассы и на участках под вспомогательные объекты. В результате антропогенной нагрузки меняется структура фитоценозов: в травяно-кустарничковом ярусе вблизи трассы вероятно выпадение чувствительных видов лесного разнотравья (особенно редких видов), их замена луговыми и видами, синантропизация флоры. При строительстве дорог на болотах отмечается гибель мохового покрова, исчезновение ряда болотных видов и появление рудеральных, а также корневищных гидрофильных растений (хвощей, вейников, пушицы). Строительство автодорог затрагивает площади местообитаний животных, их кормовые угодия. Животные испытывают факторы беспокойства (шум, вибрация, свет от работающей транспортно-строительной техники). В ходе сооружения дороги возникают барьерные факторы, препятствующие свободной их миграции к местам временного и постоянного обитания, что затрудняет обмен генофонда и поиск кормовых ресурсов. Использование природных ресурсов Выполнение требований рационального природопользования, изложенных в природоохранных законах, санитарных нормах и стандартах в области охраны природы, обязательно при проектировании, сооружении и эксплуатации железнодорожных магистралей, предприятий и сооружений. Места строительства дорог определяются в соответствии с перспективами развития отрасли и требованиями законов о земле. Земли для размещения объектов строительства дорог выделяются государством с учетом требований рациональной организации территории комплексного землепользования. Так, при проектировании и строительстве дорог земля отводится под дорожное полотно, полосу отвода и снегозащитные лесонасаждения. Загрязнения бывают: — механические – инертные пылеватые частицы в атмосфере, твердые примеси в воде, не вступающие в химические реакции; — химические – газообразные, жидкие и твердые химические соединения и вещества, взаимодействующие с природной средой и изменяющие ее химические свойства; — физические (энергетические) – тепло, шум, вибрация, ультразвук, световая энергия, электромагнитные и радиоактивные излучения, изменяющие физические характеристики окружающей среды; — биологические – разнообразные микроорганизмы, бактерии, вирусы, появившиеся в результате деятельности человека и наносящие ему вред; — эстетические — нарушение пейзажей, появление свалок, плохой дизайн, отрицательно влияющие на человека. Придоохранные мероприятия в процессе строительства дорог Городок строителей и строительная площадка во избежание дополнительных воздействий располагаются за пределами жилой зоны. Для снижения уровней шума и запыленности воздуха строительные площадки огораживаются типовыми ограждающими конструкциями. В летнее время в сухие периоды для уменьшения запыленности производится увлажнение технологических грунтовых дорог, расположенных на стройплощадке. Планом строительных работ для обеспечения допустимых условий по шумности исключается проведение работ в ночное время. По окончании строительных работ производится разборка и вывоз временных конструкций, остатков строительных материалов и мусора. Предупреждение дорожной эрозии и оврагообразования При решении задачи сбережения плодородия земель важнейшее значение имеет сохранение плодородного слоя почвы, который представляет собой сложную органоминеральную систему, требующую для своего существования определенных условий. На каждом гектаре почвенного слоя содержится более 1т бактериальной биомассы, обеспечивающей жизнедеятельность множества растительных и животных организмов и дающих около 99% продуктов питания человеку. Эти весьма ценные плодородные качества почв сравнительно легко и быстро уничтожаются в результате воздействия эрозии, различных механических повреждений, пестицидов, органических и других веществ. Процесс же восстановления плодородия почв очень сложен и длителен, например, чтобы воссоздать слой плодородной почвы толщиной 10 см требуется около 100 лет. Снятие плодородного слоя почвы производится, как правило, в талом состоянии в теплый и сухой период года. В соответствии со СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги» плодородный слой почвы снимается как с территорий постоянного отвода, занимаемых дорожной конструкцией, искусственными сооружениями, так и с территорий, отводимых во временное пользование для размещения временных зданий и сооружений, карьеров и резервов, отвалов материалов и др. Плодородный слой почвы можно и не снимать с территорий, предназначенных для размещения временных зданий и сооружений, складов и отвалов материалов, подъездных путей, стоянок машин и механизмов и других территорий, если при этом приняты меры, предотвращающие его загрязнение горюче-смазочными материалами, смешивание с подстилающими грунтами и другими материалами и веществами. При подготовке территории под земляное полотно с устройством притрассовых боковых резервов или без них плодородный слой почвы сдвигается в валы на границе полосы отвода. Объем валов определяется потребностью в природной почве для рекультивации притрассовых боковых резервов, а также для укрепления откосов земляного полотна. Остальная часть плодородной почвы вывозится и складируется в штабеля на специально отведенные для этого места. Отсюда она может использоваться для рекультивации сосредоточенных карьеров и резервов, территорий промышленных площадок, временных дорог и других территорий временного отвода, повышения плодородия малопродуктивных угодий и других сельскохозяйственных целей. Для проезда строительных транспортных и других машин и механизмов, а также для стока поверхностных вод в валах через 40-60 м устраивают разрезы шириной 4-6 м. Валы плодородной почвы по границе полосы отвода создают особые неблагоприятные условия для сооружения впоследствии земляного полотна. При неправильном устройстве разрывов валы задерживают на подготовительной территории влагу, поступающую с атмосферными осадками. Это приводит к разрыву обнаженных осадочных пород, насыщению их влагой, что в дальнейшем может отрицательно повлиять на устойчивость земляного полотна и других элементов дорожной конструкции. Поэтому на основании имеющегося опыта строительства не следует устраивать задел при снятии плодородного слоя почвы, превышающей длину захватки по сооружению земляного полотна. Оценка ущерба лесным и охотничьим угодьям Как теоретическое, так и натурное исследования переноса и рассеяния примесей, выбрасываемых потоком движущихся автомобилей и вносимых воздушным потоком в растительные массивы, представляют существенные сложности, обусловленные случайным характером появления автомобилей и нестационарностью процесса. В пространственной области рассматривается протяженный участок односторонней однорядной дороги. Предполагается, что скорости движения автомобилей по автотрассе одинаковы и постоянны. Появление автомобилей в начале трассы является случайным и представляет собой простейший поток событий с постоянной интенсивностью. Трасса обдувается горизонтальным потоком воздуха, направленным перпендикулярно дороге; предполагается, что скорость воздушного потока постоянна и не зависит от расположения и характеристик автомобилей. Концентрация примеси в произвольной точке зависит от объема отработанных газов, выбрасываемых всеми автомобилями, одновременно находящимися на рассматриваемом участке и являющихся подвижными точечными источниками загрязнения с постоянной интенсивностью. Основная часть воздушных масс обтекает препятствие в виде лесного массива, при этом внутрь леса попадает незначительная часть этого потока. Газообразная примесь, заносимая ветром вглубь леса, начинает дрейфовать со значительно меньшей скоростью, нежели в основном потоке. В результате лес начинает играть роль накопителя загрязняющего вещества, удерживающего его даже в том случае, когда внешний относительно чистый поток воздуха уносит все примеси из окружающего лес пространства. Смена направления ветра приводит к выносу накопленных примесей из леса, играющего теперь роль вторичного источника загрязнения. Результаты расчетов показывают [8], что лес способен первоначально играть роль накопителя загрязняющего вещества, в дальнейшем превращающегося во вторичный источник загрязнения. Интенсивность такого вторичного источника загрязнения ниже, чем первоначального, однако продолжительность воздействия может быть значительной, в зависимости от размеров и характеристик леса, времени накопления примесных веществ при обдувании загрязненным потоком. Как известно зеленые насаждения играют роль естественного фильтра. Они очищают воздух от вредных примесей. Более активными фильтрами являются деревья, устойчивые к загрязнению, с большой листовой поверхностью и большим объемом газопоглощения и осаждения пыли. Наименее газоустойчивы растения, произрастающие на бедных кислых и влажных почвах. Так при поступлении в хвою сосны с воздухом небольшого количества промышленных газов, она не справляется с их переработкой и отравляется ими. В то же время, сосна крымская, которая привыкла к богатой известковой почве, справляется с переработкой вредных газов. Предупреждение подтопления лесных массивов и водопропускные сооружения Для определения расчетного расхода необходимо в процессе технических изысканий выполнить необходимые топографо-геодезические работы и обследования. Основными исходными данными являются план бассейна с характеристикой его площади, длины главного лога, среднего уклона лога, склонов. Кроме того необходимо установить характер поверхности бассейна: растительность, почвенный покров. Бассейном называется участок местности, с которого вода во время выпадения дождей и снеготаяния стекает к проектируемому водопропускному сооружению. Для определения площади бассейна необходимо установить границы его на карте или на местности. Границей бассейна с одной стороны всегда является сама дорога, а с другой стороны — водораздельная линия, которая отделяет данный бассейн от соседних. Расчет максимальных расходов ведется по ливневому стоку и стоку талых вод по формулам и методикам изложенных в специальной литературе. За расчетный принимается больший из них. Малые водопропускные сооружения устраивают в местах пересечения автомобильной дороги с ручьями, оврагами, по которым стекает вода от дождей и талая вода. Количество водопропускных сооружений зависит от климатических условий и рельефа местности. Трубы и мосты должны обеспечивать пропуск воды без вреда для дороги и дорожных сооружений. Большую часть водопропускных сооружений составляют трубы. Они не меняют условия движения автомобилей, не стесняют проезжую часть и обочины и не требуют изменения типа дорожного покрытия.   Энергетические проблемы техногенеза   Человечество в своей средопреобразующей деятельности не является источником энергии. Энергетические возможности человечества как биологического вида чрезвычайно ограничены. При собственной незначительной биомассе и биоэнергии человек сумел создать разнообразную и могучую технику. С ее помощью человечество вызывает перемещение более значительных минеральных масс (почв, горных пород), чем поступает в Мировой океан с речным стоком и выбрасывается через жерла вулканов. По приблизительным подсчетам, еще 30 тысячелетий назад благодаря первобытной технике человек увеличил в 3—4 раза свою физическую мощь. Позже в техногенез — глобальную техническую деятельность по преобразованию окружающей среды — были вовлечены домашние животные, и биоэнергия человека в этом процессе стала составлять десятую, пятидесятую, сотую доли. Предки современного человека занимали нишу собирателя — вида с широким спектром потребления растительной и примерно в 10 раз меньше доступной животной пищи. Если принять среднесуточную скорость человека 15 км/сут, ширину сбора продуктов 1 м/чел., время производства продуктов питания 1 год, то получим кормовую территорию 550 га/чел. Ареал первобытного человека-собирателя был равным 10⁹ га (порядка площади современной пашни), а первобытное население Земли не превышало 2 млн чел. В таких условиях предки человека-собирателя могли просуществовать около миллиона лет. Использование огня около 1 млн лет назад позволило человеку-охот- нику заселить значительные территории умеренного климата, где жизнь только посредством собирательства невозможна. В результате население возросло незначительно, ибо территория потребления охотника больше территории собирателя. Переход к земледелию дал возможность увеличить объем потребления растительных продуктов с обрабатываемых площадей до величин, сравнимых со всей первичной продукцией путем выращивания монокультур и вытеснения большинства конкурирующих видов потребителей. Необходимая площадь потребления сократилась до нескольких гектаров на человека. Энергия, затрачиваемая на обход территории, стала затрачиваться на обработку пашни. Земледелие привело к оседлому образу жизни. Минимальные энергетические затраты на передвижение обеспечивались разобщением земледельцев по деревням и хуторам. Генетически закрепленная стратегия конкурентного взаимодействия и воспроизводства людей осталась прежней. Возникли города, потребляющие продукцию земледелия и выполняющие основные функции конкурентного взаимодействия, включая оборону государства. На сократившейся в сотни раз территории потребления человек не мог собрать необходимую животную продукцию, наряду с земледелием возникает скотоводство. Так как продукция домашних животных в 10 раз меньше количества их корма, человек для получения десятой доли продукции вынужден иметь биомассу скота, равную биомассе людей, а площадь лугов и пастбищ — порядка площади пашен. На пашне человек потребляет такую долю биомассы, что ее естественное воспроизводство не возможно. Человек вынужден взять функции воспроизводства на себя: обрабатывать, удобрять, засевать. Земледелие и скотоводство позволили освоить новые территории в умеренном поясе и увеличить численность человека примерно в 20 раз по сравнению с собирателями. Около 200 лет назад началось использование энергии ископаемого топлива для передвижения людей или переработки объектов питания и обработки сельскохозяйственных угодий. Это позволило увеличить долю потребления с пашни до максимума и освоить новые земли, которые нельзя было обработать вручную. Со времени открытия земледелия и скотоводства до начала индустриализации численность населения росла медленно и за десять тысяч лет увеличилась только в 10 раз. За последние 200 лет дополнительного энерговложения население Земли увеличилось в 5 раз и достигло 7 • 10⁹ чел. В результате существование людей как на вновь освоенных территориях, так и на традиционных без дополнительных энергозатрат стало невозможным. Несмотря на то, что транспорт поглощает около трети объема общего энергопотребления, именно открытие и совершенствование передвижения явилось причиной научно-технического прогресса. Известно, что потребность населения в энергии удовлетворяется за счет электрической энергии. Большая часть электрической энергии получается за счет преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании органического топлива. Доля электрической энергии, получаемой за счет атомных станций и других нетрадиционных возобновляемых источников энергии, в большинстве стран невелика. Путем преобразования энергии органического топлива примерно 30 % энергии топлива превращается в электрическую энергию, а 2/3 энергии поступают в окружающую среду в виде теплового загрязнения и загрязнения атмосферы продуктами сгорания. Тепловое загрязнение водоемов и атмосферы имеет место и при эксплуатации атомных электростанций. В настоящее время установлена закономерность общего повышения температуры водоемов, рек, атмосферы, особенно в местах нахождения электростанций, промышленных предприятий в крупных индустриальных районах. В свою очередь, это приводит к изменению теплового режима водоемов, что сказывается на жизни биоорганизмов, к возникновению нежелательных воздушных потоков из-за повышения температуры в атмосфере, изменению влажности воздуха и солнечной радиации и, в конечном случае, к изменению микроклимата. Плотность искусственной (техногенной) энергии, например, на территории Японии составляет примерно 2 Вт/м², а в Рурском районе Германии, известном большим количеством промышленных предприятий, плотность техногенной энергии, вызванной тепловым загрязнением, составляет примерно 20 % от солнечной радиации на поверхности Земли. Такие «добавки» к тепловому балансу совершенно не нужны. Источники «сбросового» тепла существенным образом влияют на микроклимат прилегающих районов. По мнению метеорологов и экологов, дальнейший рост тепловых загрязнений в индустриальных районах может вызвать нарушение в общей циркуляции атмосферы всей планеты, влияя на устойчивость биосферы (Ю. И. Куклев, 2001). Таким образом, рост численности народонаселения на нашей планете всегда зависел от уровня энергопотребления, использование нового источника энергии приводило к улучшению качества жизни и соответственно к увеличению численности населения. Современное энергопотребление человека основано на невозобновимых запасах ископаемого топлива (угля, нефти, газа) и составляет 10 ТВт (2,5 кВт/ чел.), что примерно на порядок превышает доступную для использования человеком мощность возобновляемых источников энергии (солнечная, ветровая, геотермальная, приливная, гидромощность рек и прирост древесины). Человечество предпринимает попытки перейти на прямое получение нужной ему энергии путем трансформации энергии Солнца. Уже существуют фотопреобразующие аппараты, использующие солнечную радиацию на 1—1,5 порядка эффективнее, чем фотосинтез.