Экология

Г. В. Стадницкий 
ЭКОЛОГИЯ 
Рекомендовано Федеральным агентством 
по образованию Российской Федерации 
в качестве учебника 
для студентов химико-технологических 
и технических специальностей 
высших учебных заведений 
Санкт-Петербург, ХИМИЗДАТ  
2024 

УДК 574
      С 761 
ББК 57.026
Стадницкий Г. В. 
С 761        Экология: Учебник для вузов. – 13-е изд., стереотип. – 
СПб: Химиздат, 2024. – 288 с.: ил. 
ISBN 978-5-93808-480-3
Последовательно изложены общие основы экологии, в том числе 
ключевые термины, понятия и наиболее важные законы. Приведены 
сведения о химии окружающей среды, круговоротах веществ, включая 
антропогенный (ресурсный цикл). Показана связь между природопользованием и изменением экологической ситуации на планете, даются основы управления качеством окружающей среды, включая 
принципы регламентации содержания загрязняющих веществ в атмосфере, воде и почве. 
Для студентов химико-технологических и технических специальностей вузов. 
С 2001050000–021
Без объявл. 
ББК 57.026
050(01)–2024 
 Г. В. Стадницкий, 1999
 ХИМИЗДАТ,  2017, 2024
 
ISBN 978-5-93808-480-3
2

Охранять природу – значит 
правильно ею пользоваться 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
Обострение природно-ресурсной ситуации, осознанное обществом приблизительно с середины XX века, потребовало 
существенной корректировки принципов и методов природопользования, ориентации на обеспечение качества окружающей среды. Это, в свою очередь, привело к необходимости профессиональной подготовки соответствующих специалистов.  
Впервые таких специалистов – инженеров стали готовить 
почти 40 лет назад в некоторых технических вузах, в частности 
в Ленинградском технологическом институте целлюлознобумажной промышленности и Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева. К настоящему 
времени во многих вузах существуют природоохранные специальности и соответствующие кафедры, факультеты, причем 
программы обучения отвечают разработанным государственным стандартам, в том числе таких направлений, как защита 
окружающей среды, охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Стандарты специальностей предусматривают изучение не только экологии, 
но и целого комплекса наук о Земле (ландшафтоведения, почвоведения, гидрологии, геологии и др.), которые в принципе 
дополняют экологию и требуют от специалиста глубоких и обстоятельных представлений об устройстве и законах функционирования природы нашей планеты. 
Кроме того, специалистам в области охраны окружающей 
среды стандарты предлагают знания в области токсикологии, 
поскольку в конечном счете химизация хозяйства и образование 
множества побочных химических соединений в технологических процессах связаны с угрозой отравления населения. 
Поскольку адаптированных учебников и пособий по названным выше наукам для студентов технических специальностей не существует, в книге затронуты некоторые наиболее 
близкие к экологии дисциплины (ландшафтоведение, почвоведение, токсикология и др.), хотя естественно, что создание 
специальных пособий – дело будущего. 
Создание курса экологии для студентов технических вузов, не получающих базовой общебиологической подготов3

ки, – сложная в методическом отношении задача. С самого 
начала введения в учебные планы экологии в качестве отдельной дисциплины возник вопрос: а зачем нужна эта сугубо 
биологическая наука инженерам промышленных производств? Ответа на этот вопрос в то время практически не было, 
как, впрочем, и до настоящего времени.  
Экологию стали рассматривать в качестве некой общеобразовательной, мировоззренческой дисциплины. Поэтому в недавнем прошлом курс экологии во многих вузах был подменен 
такими дисциплинами, как "инженерная" или "промышленная" экология. Вместо фундаментальных знаний о природе 
такие 
дисциплины 
давали 
информацию 
о 
ресурсосберегающих технологиях, системах очистки промстоков и 
пылегазовых выбросов, о водоснабжении и канализации, т. е. 
фактически сводились к инженерной защите окружающей среды. Но экология и защита окружающей среды – принципиально разные, хотя и взаимосвязанные отрасли науки и области 
деятельности. 
Фактически законы экологии – это научная база ресурсопользования в любой сфере, в любой отрасли деятельности. 
Любые организационные, инженерно-технические решения, 
принимаемые на любых уровнях, включая органы власти, предусматривающие в конечном счете обеспечение э к о л о г и ч е -
с к о й  безопасности настоящего и будущих поколений человечества, могут быть эффективными только на основе знания 
экологии. Таким образом, экология – это часть профессиональной подготовки специалистов любых отраслей, которые отнюдь 
не становятся экологами-профессионалами, но должны принимать экологически безопасные решения на своих рабочих местах. 
С другой стороны, вопросы экологии должны излагаться 
инженерам и технологам на понятном им языке. Фундаментальные законы, термины, понятия экологии как биологической науки целесообразно давать с учетом конкретной профессии обучаемых. 
Взаимодействие природы и общества – совокупность тесно 
связанных между собой химических, энергетических, информационных и других процессов. В данной книге это взаимодействие рассматривается преимущественно с позиций химии. Поэтому один из разделов книги в соответствии с базовой 
программой курса теоретических основ охраны природы назван "Химия окружающей среды". Весь текст остальных 
разделов также рассматривается сквозь призму химических 
наук. 
4

Содержание книги отвечает требованиям Государственного 
образовательного стандарта высшего профессионального образования для направления 553500 "Защита окружающей среды" 
и ориентировано преимущественно на специальности 352700 
"Охрана окружающей среды и рациональное использование 
природных ресурсов" и 330200 "Инженерная защита окружающей среды", независимо от конкретных отраслей промышленности. Поэтому в книге представлен в основном необходимый и достаточный для любого инженера фундаментальный материал из области общей экологии и управления 
качеством окружающей среды. 
В разделах книги, посвященных общей экологии, рассматриваются некоторые химические аспекты воздействия 
экологических факторов на организм. В книгу включен раздел, связанный с управлением качеством окружающей среды 
в части, касающейся регламентации поступления вредных 
химических соединений в почву, воду и атмосферу и их содержания там, в том числе с учетом их переноса, рассеивания 
и преобразования. 
Принципиальная позиция автора состоит в том, что инженерная и санитарная охрана окружающей среды основаны на 
фундаментальном законе экологии – законе лимитирующего 
фактора, значимость которого сопоставима со значимостью 
таких фундаментальных законов физики, как закон сохранения массы и второе начало термодинамики. 
В целом содержание книги ориентировано на базовую программу курса теоретических основ охраны окружающей среды для химико-технологических специальностей высших 
учебных заведений. Книга может быть использована для подготовки бакалавров, инженеров и магистров по охране окружающей среды. 
Автор благодарен профессору В. А. Исидорову (Санкт-Петербургский государственный университет) за любезный просмотр и редактирование раздела "Химические превращения 
веществ в атмосфере" (гл. 3). 
Автор будет признателен за все замечания и предложения 
в адрес данной книги. 
5

В в е д е н и е .  НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС 
И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ 
 
 
 
История человеческого общества – это история природопользования, т. е. утилизации природных тел и явлений 
(природных ресурсов) на уровне как отдельного индивидуума, 
так и более или менее крупных общественных групп. 
В отличие от любых других живых организмов, также пользующихся природными ресурсами, человеку присуще волевое, разумное начало, связанное с целенаправленным преобразованием окружающей его среды. 
Все процессы, происходящие на нашей планете, как природные, так и антропогенные, по сути своей представляют 
движение химических элементов, преобразование их соединений. Химическое единство живого (организм) и неживого 
(среда) четко показано крупнейшим геохимиком современности В. И. Вернадским. Возникновение жизни из неживого 
(косного) вещества было химическим процессом, который 
осуществлялся в строго определенной последовательности и 
закономерности. 
Живой организм (и в частности, человек) в своей деятельности использует и преобразует природные химические соединения. Извлечение организмом энергии, аккумулированной 
другими живыми организмами, в процессе использования этих 
организмов в качестве пищи или топлива – суть физикохимические процессы, связанные с радикальной трансформацией вещества. Организм, как сложно организованная совокупность химических соединений и происходящих в нем биохимических процессов, может осуществлять обмен веществом с окружающей его средой (тоже совокупностью химических 
соединений) только при определенных условиях – при соответствии ассимилируемых им веществ тем биохимическим процессам и структурам, которые в ходе эволюции и корректировки (отбора) сформировались и приобрели способность передаваться от предков к потомкам. 
Воздействие человека на окружающую его природную среду 
сопровождалось, как известно, созданием и совершенствованием орудий труда и процессов производства. Это позволило человеку в относительно короткие сроки освоить практически всю 
территорию планеты, прогрессивно вовлекать в использование 
новые, ранее недоступные ресурсы, одновременно создавая новые орудия труда и радикально преобразуя природу. Научнотехнический прогресс превратил примитивное устройство для 
получения огня трением в современные химические котлы и 
 
6 

Природные 
ресурсы и их 
классификация 
атомные электростанции и в конечном счете привел к научнотехнической революции (НТР) – качественному изменению 
производительных сил на основе превращения науки в ведущий фактор развития общества и в непосредственную производительную силу. Таким образом, НТР – это коренной переворот 
в производительных силах общества при опережающей роли 
науки, но одновременно и коренной переворот в химии окружающей природной среды. Охота и собирательство существенно 
не влияли на ход природных физико-химических процессов на 
Земле, а современное вовлечение в использование масс вещества, добываемого из недр, неизбежно сопровождается в глобальных масштабах трансформацией одних химических соединений 
в другие, конверсией природной среды. В силу закона сохранения массы новые соединения остаются в пределах планеты, 
но многие из них не соответствуют эволюционно выработанным биохимическим процессам, что дает основания считать 
это "загрязнением" среды. 
Воздействие человека на природу Земли сводится к четырем главным формам: 
изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание 
искусственных водоемов и водотоков и т. п.);  
изменение химии природной среды, круговорота и баланса 
веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах);  
изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах как отдельных регионов земного шара, так и на 
планетарном уровне; 
изменения в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция, акклиматизация). 
Природные ресурсы – это совокупность естественных тел и явлений, которые общество использует в своих целях в настоящее 
время или сможет использовать в будущем. 
Существует много классификаций природных ресурсов, основанных на различных целевых подходах к их эксплуатации. 
Ресурсы классифицируют с точки зрения их доступности (реальные и потенциальные), происхождения (природные, антропогенные), химической природы (органические, минеральные), 
по принадлежности к тем или иным компонентам природы (земельные, водные, ископаемые, растительные, в том числе лесные), по назначению (производственные, научные, эстетические, рекреационные), по сфере использования (энергетиче 
7 

ские, сырьевые, пищевые). Ресурсы делят также на первичные 
(непосредственно добываемые в природе) и вторичные материальные (поддающиеся утилизации побочные продукты различных отраслей). Назовем также экологические ресурсы – качество окружающей среды, соответствующее требованиям человеческого организма. 
В связи с нарастающими темпами использования природных 
ресурсов возникла проблема их исчерпаемости. Поэтому для 
инженеров и экономистов предприятий важное значение имеет 
классификация, позволяющая оценить природные ресурсы с 
точки зрения их исчерпаемости и возобновимости. 
На первом уровне классификации (рис. 1) все ресурсы 
можно разделить на неисчерпаемые и исчерпаемые. К  н е и с -
ч е р п а е м ы м  ресурсам относятся преимущественно процессы 
и явления, внешние по отношению к нашей планете или присущие ей как космическому телу. Прежде всего – это ресурсы 
космического происхождения, в частности энергия солнечного 
излучения, энергия движущегося воздуха, падающей воды, 
морских волн, течений, а также энергия приливов и отливов. 
Производными от космических ресурсов являются ресурсы 
климатические, к числу которых (кроме названных выше солнечного излучения и ветра) относятся и атмосферные осадки. 
Разумеется, эти ресурсы являются неисчерпаемыми лишь пока 
и поскольку существует Солнечная система. 
 
 
 
Рис. 1. Классификация природных ресурсов по их исчерпаемости и 
возобновимости 
 
8 

К и с ч е р п а е м ы м  ресурсам относятся все природные тела (живые и косные), находящиеся в пределах земного шара 
как физически конечного, имеющего конкретную массу и 
объем природного тела. В состав исчерпаемых ресурсов входят 
животный и растительный мир, минеральные и органические 
соединения, содержащиеся в недрах Земли (полезные ископаемые). Все исчерпаемые ресурсы могут быть далее классифицированы по их способности к самовосстановлению. Например, 
ресурсы животного и растительного мира, безусловно, являются в о з о б н о в и м ы м и ∗, поскольку способны самовоспроизводиться за счет обменных процессов. На Земле обитает по разным 
оценкам от  1,5 до 5 млн. видов живых организмов, из которых 
не менее 80 % приходятся на животных, а из последних ориентировочно 70–75 % составляют беспозвоночные, в основном 
насекомые. Но соотношение' биомасс животных и растений 
обратное: биомасса животных не превышает 1 % от биомассы 
растений. 
Взаимоотношения человека и живых организмов сложны 
и разнообразны. В общем случае воздействие человека на живую природу можно свести к трем основным направлениям. 
Во-первых, растения и животные служат для человека источником пищи, одежды (включая меха и волокна), технического 
сырья, топлива, предметов роскоши, и человек постоянно добывает их, уменьшая их численность и биомассу. В ряде случаев растения, животные, а также микроорганизмы оказываются нежелательными, являясь сорняками в сельском хозяйстве, переносчиками или возбудителями заболеваний или 
вредителями. Достаточно вспомнить эпидемии чумы, сибирской язвы, холеры или массовые размножения некоторых насекомых (саранчи, колорадского жука, сибирского шелкопряда и др.), после которых имели место потери урожая сельскохозяйственных культур и древесины. 
Во-вторых, массовая гибель животных вызывается широким 
проникновением химии в процессы природопользования, в частности химизацией сельского и лесного хозяйства. Для удобрения земель, уничтожения вредителей, переносчиков и возбудителей заболеваний используются ныне десятки тысяч 
специально синтезированных органических и неорганических 
соединений химических элементов на основе серы, хлора, фосфора, мышьяка, ртути. Суть химической защиты растений заключается в целенаправленном изменении химии окружающей 
среды для нежелательных организмов (загрязнении среды для 
                                                          
 
∗ Очень часто в классификациях используется слово "возобновляемые", 
совершенно неприемлемое, поскольку в данном случае оно подразумевает 
вопрос "кем?" 
 
 
9 

них), но при этом неизбежны побочные эффекты – отрицательное воздействие на весь комплекс живых организмов, включая 
совершенно безвредных, а также на человека.  
Эксплуатация одних видов животных и растений и целенаправленное уничтожение других (считающихся вредными) 
снижает их численность вплоть до полного уничтожения на 
больших площадях. 
В-третьих, следует иметь в виду, что все живые организмы 
существуют в виде специфических группировок (популяций, о 
которых речь далее) в определенных местах обитания – природных системах, где физическая и химическая среда соответствует их биохимическим требованиям. Воздействие общества на природные системы в форме вырубки лесов, гидротехнического, городского и промышленного строительства, 
распашки целинных степей, открытой добычи полезных ископаемых приводит к исчезновению мест обитания животных 
и растений. 
Эксплуатация ресурсов живой природы (в первую очередь, 
растительного и животного мира) ведет к тому, что темпы восстановления их численности отстают от темпов эксплуатации 
(т. е. изъятия биомассы). Тем самым исчерпаемые ресурсы, несмотря на способность к восстановлению, превращаются в и с -
ч е р п а н н ы е . За последние 370 лет, по некоторым данным, с 
лица Земли исчезло 130 видов птиц и млекопитающих, а сотни 
видов вписаны в Красную книгу – скорбный перечень видов, 
находящихся под угрозой исчезновения. При этом численность некоторых видов составляет ныне лишь сотни пар или 
даже десятки особей. Многие сохранились только в зоопарках. 
Утрата любого, даже самого бесполезного, на первый 
взгляд, вида означает необратимое обеднение генетического 
фонда планеты. 
К исчерпаемым н е в о з о б н о в и м ы м  ресурсам относятся 
ресурсы недр планеты, в первую очередь, руды металлов и 
неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы (гранит, мрамор и т. п.), а также энергоносители 
(нефть, газ, каменный уголь). Ведь их можно использовать 
только однократно, и способностью к самовосстановлению 
они не обладают. Они образовывались в течение сотен миллионов лет в прошлые геологические эпохи, включая те 
времена, когда на Земле происходили сложные электрохимические, вулканические, тектонические процессы. Каменный уголь, например, – это продукт фотосинтеза растений 
прошлых геологических эпох (мезозоя). Сегодня практически нет условий для аналогичных процессов, но даже если 
допустить, что процессы минералообразования происходят 
 
10