Промышленная экология

ПРОМЫШЛЕННАЯ 

ЭКОЛОГИЯ

Л.Л. НИКИФОРОВ

2-е издание, переработанное и дополненное

Рекомендовано УМО по образованию в области технологии сырья и продуктов 

животного происхождения для студентов высших учебных заведений, обучающихся 

по направлению 19.03.03 «Продукты питания животного происхождения» 

для бакалавров по профилям: технология мяса и мясных продуктов; 

технология рыбы и рыбных продуктов; технология молока и молочных продуктов, 

а также по направлению 19.03.01 «Биотехнология» 

и направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование»

Москва
ИНФРА-М

2022

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 504(075.8)
ББК 20.1я73
 
Н62

Никифоров Л.Л.

Н62  
Промышленная экология : учебное пособие / Л.Л. Никифоров. — 

2-е изд., перераб. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 322 с. — (Выс-
шее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1013725.

ISBN 978-5-16-014983-7 (print)
ISBN 978-5-16-107478-7 (online)
В учебном пособии рассмотрены вопросы промышленной экологии, 

с которыми будущие инженеры будут иметь дело в процессе своей трудо-
вой деятельности. Приведены общие сведения об охране окружающей при-
родной среды, основные сведения из нормативных документов. Большое 
внимание уделено защите атмосферного воздуха от выбросов загрязняю-
щих веществ, очистке производственных и поверхностных сточных вод, 
утилизации отходов.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова-

тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Предназначено для изучения студентами технических специальностей 

пищевых вузов, а также будет полезно инженерно-техническим работни-
кам.

УДК 504(075.8)

ББК 20.1я73

Р е ц е н з е н т ы:

И.М. Чернуха, доктор технических наук, профессор, заместитель 

директора Федерального научного центра пищевых систем имени 
В.М. Горбатова Российской академии наук;

П.В. Кондратьев, заместитель начальника Департамента Роспри-

роднадзора по Центральному федеральному округу

ISBN 978-5-16-014983-7 (print)
ISBN 978-5-16-107478-7 (online)

© Никифоров Л.Л., 2015
© Никифоров Л.Л., 2020, 

с изменениями

Введение

Учебная дисциплина «Экология» — обязательная дисциплина 
ФГОС первого уровня высшего профессионального образования 
(бакалавриата).
Основной целью образования по дисциплине «Экология» яв-
ляется формирование профессиональной культуры охраны окру-
жающей среды, под которой понимается готовность и способность 
личности использовать в профессиональной деятельности приобретенную 
совокупность знаний, умений, навыков, характер мышления 
и ценностные ориентации, при которых вопросы охраны окружающей 
природной среды рассматриваются в качестве приоритета.
Окружающий нас природный ландшафт представляет собой 
сложный взаимосвязанный комплекс, сложную взаимосвязанную 
систему. Вторгаясь в эту систему, человек и его хозяйственная деятельность 
оказывают определенное влияние на эту систему. А поскольку 
человек есть составная часть природы, то особенно важно, 
чтобы эта деятельность человека (так называемый антропогенный 
фактор) не оказывала вредное, губительное воздействие на эту природную, 
очень сложную гармоничную и взаимосвязанную систему. 
Наука, изучающая взаимоотношения организмов, популяций 
и видов, а также сообществ со средой обитания, и есть экология.
Охрана окружающей природной среды актуальна в связи 
с интенсифи кацией пищевых отраслей народного хозяйства. Комплекс 
мероприятий по защите природы от загрязнения выбросами 
предприятий включает несколь ко направлений: разработка законодательных 
и нормативных документов; организация обследования 
предприятий и выявление источников загрязнения; разработка 
технологии обезвреживания выбросов и оборудования для ее осуществления; 
повышение эффективности работы очистных сооружений; 
природоохранное образование и т.д.
Основой системы использования природных ресурсов являются 
следую щие положения;
— природа страны и ее богатства являются общественным достоянием 
современного и будущих поколений;
— все виды природных ресурсов требуют рационального отношения;
— 
природные богатства следует использовать как можно 
полнее, сочетая комплексность, экономичность и дальновидность 
использования ре сурсов с принципами воспроизводства и умножения 
восстановимых богатств природы;

— организация использования природных богатств должна 
основывать ся на последних достижениях науки и техники, регулироваться 
в плановом порядке и контролироваться государством.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать: 
виды и классификацию природных ресурсов, условия устойчивого 
состояния экосистем; основные источники и масштабы образо-
вания отходов производства; основные источники техногенного 
воздействия на окружающую среду, способы предотвращения 
и улавливания выбросов, методы очистки промышленных сточных 
вод, принципы работы аппаратов обезвреживания и очистки га-
зовых выбросов и стоков производств; правовые основы, правила 
и нормы экологической безопасности; принципы и методы рацио-
нального природопользования, мониторинга окружающей среды, 
экологического контроля и экологического регулирования.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь: 
понимать проблемы устойчивого развития, обеспечения эколо-
гической безопасности и снижения рисков, связанных с деятель-
ностью человека; анализировать и прогнозировать экологические 
последствия различных видов производственной деятельности; 
анализировать причины возникновения экологических аварий 
и катастроф; выбирать методы, технологии и аппараты утилизации 
газовых выбросов, стоков, твердых отходов; определять экологи-
ческую пригодность выпускаемой продукции; оценивать состояние 
окружающей природной среды на производственном объекте.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование 
следующих общекультурных компетенций:
— владеть культурой мышления, способностью к обобщению, 
анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей 
ее достижения;
— уметь использовать нормативные правовые документы 
в своей деятельности;
— использовать основные положения и методы социальных, 
гуманитарных и экономических наук при решении социальных 
и профессиональных задач; способность анализировать социально 
значимые проблемы и процессы;
и профессиональных компетенций:
— способность обосновывать нормы расхода сырья и вспомога-
тельных материалов при производстве продукции;
— готовность осуществлять контроль за соблюдением экологи-
ческой и биологической безопасности сырья и готовой продукции;
— готовностью осваивать новые виды технологического обо-
рудования при изменении схем технологических процессов, осва-
ивать новые приборные техники и новые методы исследования.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. ПРЕДМЕТ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ

Сейчас слово экология стало весьма популярным, этот термин 
нередко употребляют в сочетании с такими словами, как «общество», «
культура», «семья», «здоровье» и т.д. Наиболее часто применяют 
это слово, указывая на неблагополучное состояние окружающей 
нас природы.
Любой натуралист-исследователь растительного и животного 
миров — всегда не только ботаник или зоолог, но и эколог, поскольку 
невозможно изучать тот или иной организм в отрыве от его 
местообитания. Поэтому великими экологами прошлого можно назвать 
шведа К. Линнея, француза Ж.Б. Ламарка, англичан Т. Маль-
туса и Ч. Дарвина.
Первым трудом по экологии считают работу Ч. Дарвина «Происхождение 
видов». Сформулированный им вывод о постоянной 
борьбе за существование в природе принадлежит к числу центральных 
положений экологии. В 1866 г. вышел в свет фундаментальный 
труд немецкого зоолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология 
организмов». В нем впервые дано общее определение экологии 
как суммы знаний по совокупности взаимоотношений животного 
с окружающей его средой, как органической, так и неорганической. 
Ученый отнес экологию к биологическим наукам и наукам о природе, 
которых, прежде всего, интересуют все стороны жизни биоло-
гических организмов.
В качестве самостоятельной науки экология сформировалась к на-
чалу XX в. При этом наряду с зарубежными учеными в ее развитие 
и становление внесли огромный вклад наши соотечественники: К.А. 
Тимирязев, В.В. Докучаев, В.И. Вернадский, Н.И. Вавилов, В.Н. Су-
качев, С.С. Шварц, Г.Ф. Морозов, А.В. Яблоков, Н.Ф. Реймерс 
и другие. Так, крупнейший русский ученый В.И. Вернадский создал 
учение о биосфере, указав при этом, какую огромную роль играют 
живые организмы в геохимических процессах на нашей планете.
Истинное значение экологии по-настоящему стали осознавать 
лишь на закате XX в., когда возрастание численности населения 
планеты и резко усилившееся воздействие человека на природную 
среду, приведшее к ее деградации, поставили со всей остротой 
вопрос быть или не быть человеческой цивилизации. Чтобы удо-
влетворить свои немалые потребности в чистом воздухе, воде и фи-
зиологически здоровой пище, человеку надо знать не только, как 

устроена и как функционирует природная среда, но и как сделать ее 
союзником для себя, сведя в то же время до минимума наносимый 
ей вред. Эти проблемы как раз и изучает экология.
Она изучает влияние факторов среды на растительные и жи-
вотные организмы, реакции отдельных особей, популяций и со-
обществ на эти факторы, а также механизмы, которые влияют 
на численность популяций, их структуру, исследует биологическую 
продуктивность природных сообществ, закономерности функцио-
нирования экологических систем.
Как учебный предмет, экология делится на четыре основных 
раздела:
1)  аутэкология, или факториальная экология (изучение дей-
ствия различных экологических факторов на отдельные, искус-
ственно изолированные организмы);
2) экология популяций, или демэкология (исследование жиз-
недеятельности отдельных популяций, определение характера 
и причин их изменений, происходящих в результате внешних 
и внутренних воздействий);
3) экология сообществ, или синэкология (изучение сообществ, 
их взаимоотношений с окружающей средой);
4) основы учения о биосфере, или экология биосферы.
На риc. 1.1 представлено более широкое толкование предмета.

Глобальная экология

Экология

Классическая экология

Аутэкология

Популя-
ционная 
экология

Синэко-
логия

Палеоэко-
логия

Промыш-
ленная 
экология

Сельскохо-
зяйственная 
экология

Экология 
ландшафтов

Медицинская 
экология

Прикладная экология

Экология 
человека

Экология 
семьи

Экология 
народов

Социальная экология

Рис. 1.1. Современное толкование предмета «экология»

При изучении многообразных процессов, которые происходят 
в живой природе, экология использует много методов, среди ко-
торых главными являются метод наблюдения, сравнительный 
метод, исторический метод, экспериментальный метод и модели-
рование. В частности, исторический метод изучает закономерности 
появления и развития организмов, становления их структуры 
и функции. В лабораторных опытах исследуется влияние разных 
условий на организмы, устанавливается их реакция на заданные 
воздействия. В процессе изучения отношений организмов со средой 
обитания в искусственно созданных условиях можно достаточно 
глубоко разобраться в происходящих явлениях природы.
В то же время очевидно, что взаимосвязи живых организмов 
с окружающей их средой, которая характеризуется множеством 
элементов и явлений, могут быть изучены наиболее полно лишь 
в природных условиях. Именно вследствие этого натурные наблю-
дения и эксперименты занимают самое важное место.
Относительно новым методом исследования в современной эко-
логии является моделирование, позволяющее изучать сложные объ-
екты, явления и процессы путем их упрощенного имитирования (на-
турного, математического, логического). Существенным преимуще-
ством экспериментов на модели является то, что при этом могут быть 
воспроизведены такие крайние положения (например, температура), 
которые в ряде случаев не могут быть воссозданы на самом объекте.
Экология — наука, использующая для своего развития данные 
самых разных дисциплин. Она тесно переплетается с целым рядом 
смежных наук: биологией (ботаникой и зоологией), географией, 
геологией, физикой, химией, генетикой, математикой, медициной, 
агрономией, архитектурой и многими другими. Изучая самые вы-
сокие уровни интеграции живой материи и в процессе познания 
переходя от популяции какого-либо одного вида к сообществам 
и экосистемам и, наконец, к биосфере в целом, экология объеди-
няет в научном поиске и нередко координирует усилия специа-
листов и ученых многих направлений.
Сегодня экология перестала быть чисто естественной биологической 
наукой, это — комплексная социоестественная наука. В ее 
предмет практически вовлечены все стороны жизнедеятельности 
человека. Накапливая экологическое знание, постепенно меняя 
свои представления о существующем порядке в природе, человек 
начинает понимать: порядок этот не случаен, он необходим для существования 
и развития самой человеческой цивилизации.
Следует осознать, что человек для природы — всего лишь один 
из многочисленных порожденных ею видов живых существ. Война, 

которую человек фактически ведет с природой, заранее проигранная 
война: кто бы ни победил в ней — человек обречен. Выходом из создавшегося 
положения является мирное сосуществование человеческого 
общества и природы, при котором должна быть разумно 
перестроена жизнь и отдельного человека, и общества в целом.
Все это определяет стратегическую задачу экологии: на основе 
познания законов природы, используя все достижения научно-технического 
прогресса, создать научную базу для гармонизации взаимоотношений 
человеческого общества и природы и разработать 
практические рекомендации, направленные на оздоровление и под-
держание надлежащего качества природной среды, без чего невоз-
можно нормальное существование всего ныне живущего на Земле 
и жизни как таковой в перспективе.

1.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭКОЛОГИИ

В буквальном смысле слово «экология» (от греч. оikos — жилище, 
местообитание) означает «наука о доме». Как наука, экология воз-
никла в начале ХХ в., а в широкий обиход слово «экология» вошло 
в 60-х гг. ХХ в., когда стали говорить об экологическом кризисе 
как кризисе во взаимоотношениях человека со средой его обитания.
Основные понятия экологии — «популяция», «сообщество», 
«местообитание», «экологическая ниша», «экосистема».
Популяцией (от лат. populus — народ) называется группа орга-
низмов, относящихся к одному виду, занимающая определенную 
область, называемую ареалом.
Сообщество, или биоценоз, — это совокупность растений и жи-
вотных, населяющих участок среды обитания.
Местообитание (среда обитания) — это экологическая ниша, 
или область, в которой обитают отдельные виды фауны, флоры 
и другие живые организмы.
Совокупность условий, необходимых для существования попу-
ляций, носит название экологической ниши. Экологическая ниша 
определяет положение вида в цепях питания.
Совокупность сообщества и среды называется экологической 
системой (экосистемой) или биогеоценозом.
Примерами экосистемы являются озеро, лес и т.п., при этом 
экосистемы очень различны. Всю биосферу можно рассматривать 
как совокупность экосистем — от океана, в котором преобладают 
мелкие организмы, но плотность биомассы велика, до высокого леса 
с крупными деревьями, но меньшей общей плотностью биомассы.
Выделяют два, дополняющих друг друга, подхода к изучению 
экологической системы: аналитический, когда изучают отдельные 

части системы, и синтетический, когда рассматривают всю систему 
в целом. В зависимости от характера питания в экосистеме стро-
ится пирамида питания, состоящая из нескольких трофических 
(от греч. trophe — питание) уровней.
На низшем уровне располагаются автотрофные (самостоятельно 
питающиеся) организмы, для которых характерны фиксация све-
товой энергии и использование простых неорганических соеди-
нений для синтеза сложных органических веществ. К этому уровню 
относятся, прежде всего, растения.
Более высокий уровень занимают гетеротрофные (питающиеся 
другими) организмы, использующие в пищу биомассу растений, 
для которых характерны утилизация, перестройка и разложение 
сложных веществ.
На самом высоком уровне располагаются гетеротрофы второго по-
рядка, питающиеся гетеротрофами первого порядка, т.е. животными.
Пирамида питания определяет круговорот веществ в биосфере, 
который выглядит следующим образом (риc. 1.2).

Рис. 1.2. Круговорот веществ в биосфере

Экология показала, что живой мир — не простая совокупность 
существ, а единая система, связанная цепочками питания и дру-

гими взаимодействиями. Каждый организм может существовать 
только при условии постоянной тесной связи со средой. При этом 
отдельные организмы приспосабливаются к физической среде 
и совместным действием в рамках экосистемы приспосабливают 
геохимическую среду к своим биологическим потребностям.
Поток солнечной энергии, воспринимаемый молекулами живых 
клеток, преобразуется в энергию химических связей. Создаваемые 
таким образом (при фотосинтезе) химические вещества последо-
вательно переходят от одних организмов к другим: от растений — 
к растительноядным животным (заяц), от них — к плотоядным 
животным первого порядка (лиса), затем второго порядка (волк) 
и т.д. Этот переход рассматривается как последовательный упоря-
доченный поток вещества и энергии.
Когда температура того или иного тела выше температуры окру-
жающего воздуха, т.е. имеет место некоторый градиент (перепад) 
температур, общая температура системы «тело — среда» стремится 
к равновесию. При этом тело будет отдавать тепло до тех пор, пока 
его температура не сравняется с температурой окружающей среды. 
В конечном итоге энергия любого живого тела может быть рассеяна 
в тепловой форме, после чего наступает состояние термодинамиче-
ского равновесия и дальнейшие энергетические процессы оказыва-
ются невозможными. О такой системе говорят, что она находится 
в состоянии максимальной энтропии. Таким образом, энтропия, 
являясь мерой неупорядоченности системы, отражает возможности 
превращения энергии. Если бы поток солнечной энергии, посту-
пающий к Земле, только рассеивался и не передавался телам, то 
жизнь была бы невозможной.
Организмы способны выполнять работу против уравновешивания 
температуры с окружающей средой именно за счет образования 
сложно организованных упорядоченных молекулярных структур. 
Очевидно, что для работы против градиента экологическая система 
должна получать соответствующую энергетическую дотацию. По-
лучая ее от Солнца, она, по существу, является открытой системой. 
Организм извлекает негэнтропию из пищи, используя упорядочен-
ность ее химических связей. При этом часть энергии теряется, рас-
ходуясь, например, на поддержание жизненных процессов, часть пе-
редается организмам последующих пищевых уровней. В начале же 
этого потока энергии находится процесс питания растений — фото-
синтез, при котором повышается упорядоченность деградированных 
органических и минеральных веществ.
По второму началу термодинамики энергия любой системы 
стремится к состоянию термодинамического равновесия, что рав-