АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА

Антропогенный круговорот

АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА

Движущейсилой антропогенного круговоротаявляется деятельность человека.

Данный круговорот включает двесоставляющие:биологическую,связанную с функционированием человекакак живого организма, и техническую,связанную с хозяйственной деятельностьюлюдей.

Антропогенныйкруговорот в отличие и геологическогои биологического не является замкнутым.Этанезамкнутость становится причинойистощения природных ресурсов и загрязненияприродной среды.

В. И. Вернадский об эволюции биосферы

Согласнопредставлениям В. И. Вернадского,современная биосфера возникла не сразу,а в результате длительной эволюции впроцессе постоянного взаимодействияабиотических (неживая природа) ибиотических (всевозможные влиянияорганизмов друг на друга) факторов.

Первые формы жизни были представленыанаэробными бактериями. В последствии,с появлением фотосинтезирующих автотрофов- цианобактерий (прокариотов), а затеми настоящих водорослей и наземныхрастений (эукариотов), стала проявлятьсясозидательная и преобразующая рольживого вещества.

Деятельность живыхорганизмов привела к накоплению вбиосфере свободного кислорода, чтоявляется одним из важнейших этаповэволюции. Параллельно развивались игетеротрофы, и, прежде всего – животные,постепенно выходившие на сушу и заселяющиематерики.

Одним из главнейших этаповразвития биосферы стало появлениечеловека.

Основные идеи об эволюции биосферы

·       Вначале формировалась литосфера итолько после появления жизни  на суше- биосфера.

·       В течение всей геологической историиЗемли никогда не наблюдались лишенныежизни (азойные) геологические эпохи.

 ·       Живые организмы – главный фактор миграциихимических элементов в земной коре.

 ·       Грандиозный геологический эффектдеятельности организмов обусловлентем, что их количество бесконечно великои действуют они практически в течениебесконечно большого промежутка времени.

 ·       Основным движущим фактором развитияпроцессов в биосфере являются биохимическаяэнергия живого вещества.

 Такимобразом, биосфера – результат сложнейшегомеханизма геологического и биологическогоразвития и взаимодействия косного ибиогенного вещества. С одной стороны,это среда жизни, а с другой стороны, -результат жизнедеятельности.

 УчениеВ. И. Вернадского о биосфере заложилоосновы современных представлений овзаимосвязи и взаимодействии живой инеживой природы. И в  наши дни онослужит естественнонаучной основойрационального природопользования иохраны окружающей природной среды.

Понятие ноосферы по в. И. Вернадскому

Споявлением на нашей планете одаренногоразумом живого существа планетапереходит  новую стадию своей истории.Биосфера переходит в ноосферу.

                Биогеохимическаяроль человека за последнее  столетиестала значительно превосходить рольдругих, даже наиболее активных вбиогеохимическом отношении организмов.При этом использование природныхресурсов происходит без учетазакономерностей развития и механизмовфункционирования биосферы.     

 Помнению В. И. Вернадского появлениечеловека и влияние его деятельности наокружающую среду представляет собойне случайность, не «наложенный» наестественный ход событий процесс, аопределенный закономерный этап эволюциибиосферы.

Этот этап должен привести ктому, что под влиянием научной мысли иколлективного труда объединенногочеловечества, направленных наудовлетворение всех его материальныхи духовных потребностей, биосфера Землидолжна перейти в новое состояние –ноосфера (от греческого слова «ноос» –разум).

 Термин«ноосфера» впервые появился в 1927 годув статьях французского математикаЭдуарда Леруа, написанных послепрослушанных в 1922 – 1923 годах курсовлекций В. И. Вернадского по проблемамгеохимии и биогеохимии.

 Ноосферапо Вернадскому, это такого рода состояниебиосферы, в котором должны проявлятьсяразум и направляемая им работа человекакак новая небывалая на планетегеологическая эпоха. Человек неразрывносвязан со средой, в которой он живет, он- определенная функция биосферы.

 Практическаядеятельность человека не зависит отполного понимания мироустройства.Человек действует методом проб и ошибок.Он не просто живет в природе, он замещаетв ней естественное искусственным,создает вторую природу (появиласьтехногенная среда, техногенные ландшафты).

Поэтому  ноосфера, это не что-тоискусственное, а результат развитиябиосферы (один из моментов эволюцииматерии). На стадии ноосферы человекосознает, что он, будучи отдельнойличностью, неотделим от всего человечества.Человечество – плод развития биосферы,а биосфера – результат развития планеты.

Отсюда – люди должны действовать винтересах всей планеты.

 Вотношении времени окончательногоформирования ноосферы, однозначногоответа В. И. Вернадский не дал. Он говорили о приближении к ноосфере, и о том, что«ноосфера… состояние наших дней», арасцвет творческих возможностей человекапридется на поколение его внучки, т.е.на современный нам период.

 Необходимымиусловиями для становления и существованияноосферы В. И. Вернадский считал:

  • Заселение человеком  всей планеты.
  • Резкое преобразование средств связи между странами.
  • Усиление связей, в том числе и политических, между всеми странами Земли.
  • Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере.
  • Расширение границ биосферы и выход в космос.
  • Открытие новых источников энергии.
  • Равенство людей всех рас и религий.
  • Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.
  • Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических настроений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.
  • Продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни.
  • Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения.
  • Исключение войн из жизни человечества.

Рассматриваявсе указанные условия можно прийти квыводу, что лишь два последних покаполностью невыполнимы. В современныйпериод политическое руководствоориентировано в основном на решениеэкономических проблем, проблемы экологиипока находятся на заднем плане.  Крометого, мировое сообщество, конечно,стремится не допустить мировой войны,хотя локальные войны еще уносят многиежизни.

Ценностьконцепции «ноосферы» в том,что она дает конструктивную модельвероятного будущего, аее ограниченность в том, что онарассматривает человека как разумноесущество,тогда как индивиды и общество редковедут себя по-настоящему разумно. Поканоосфера остается одной из гипотез,привлекающих внимание многих известныхво всем мире ученых.

 Кромеслова «ноосфера» часто употребляюттакие понятия, как «антропосфера»и «техносфера».

 Понятие«антропосфера» употребляют дляхарактеристики пространственногоположения человечества и его хозяйственнойдеятельности.Иными словами антропосфера – это сфераЗемли, где живет и куда временно проникаетчеловечество.

 Термин«техносфера»подчеркивает определенную роль техникив деятельности человека на планете и вкосмосе. То есть техносфера – это частьбиосферы, преобразованная техническойдеятельностью человека. Некоторыеученые считают техносферу синонимомноосферы, другие рассматривают ее какпереходный этап от биосферы к ноосфере.

          Такимобразом, понятие «ноосфера» являетсясамым общим, а другие понятия используют,когда хотят оттенить тот или иной аспект.

Источник: https://studfile.net/preview/5657417/page:8/

Самая удобная и увлекательная подготовка к ЕГЭ

АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА

Биосфера (от греч. bios — жизнь и sphaira — шар) — оболочка Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов.

Термин биосфера впервые применил Э. Зюсс (1875), понимавший её как тонкую плёнку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую лик Земли. Однако заслуга создания целостного учения о биосфере принадлежит В. И.

Вернадскому, так как именно он развил представление о живом веществе как огромной геологической (биогеохимической) силе, преобразующей свою среду обитания.
Границы биосферы. Биосфера имеет определённые границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы и всю гидросферу. Границы биосферы в большой степени условны.

Обычно считают, что верхняя граница биосферы находится на высоте 22–24 км от поверхности Земли, где образуется озоновый экран. Здесь свободный кислород под влиянием солнечной радиации превращаётся в озон (О2 → О3), который образует экран и отражает губительные для живых организмов космические излучения и частично ультрафиолетовые лучи.

Нижняя граница биосферы проходит по литосфере на глубине 3–4 км, а по гидросфере по дну Мирового океана, местами свыше 11 км. Более широкое распространение живых организмов ограничено лимитирующими факторами. Так, проникновению вверх препятствует космическое излучение, а проникновению вглубь — высокая температура земных недр.
Вещество биосферы.

В. И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере ряд типов веществ.

Типы веществ биосферы

ТипХарактеристикаПримеры
ЖивоеЖивые организмы, населяющие нашу планетуЖивотные, растения, грибы, бактерии, вирусы
КосноеНеживые тела, образующиеся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмовПороды магматического и метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы
БиогенноеНеживые тела, образующиеся в результате жизнедеятельности живых организмовНекоторые осадочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы
БиокосноеБиокосные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессовПочва, ил, кора выветривания

Распределение жизни в биосфере. Масса живого вещества составляет лишь 0,01% от массы всей биосферы. Тем не менее живое вещество биосферы — это главнейший её компонент. Важнейшим свойством живого вещества является способность к воспроизводству и распространению по планете. Живое вещество распространено в биосфере неравномерно: пространства, густо заселенные организмами, чередуются с менее заселёнными территориями. Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), гидросферы и литосферы (дно океана), и особенно на границе трёх оболочек — атмосферы, литосферы и гидросферы (прибрежные зоны). Эти места наибольшей концентрации жизни В. И. Вернадский назвал «плёнками жизни». Вверх и вниз от этих поверхностей концентрация живой материи уменьшается.

В настоящее время по видовому составу на Земле животные (более 2,0 млн видов) преобладают над растениями (0,5 млн). В то же время запасы фитомассы составляют 99% запасов живой биомассы Земли. Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличиваются от полюсов к экватору.

Круговорот веществ и поток энергии в биосфере

Биосфера — открытая система. Её существование невозможно без поступления энергии извне. Основная доля приходится на энергию Солнца. В отличие от количества солнечной энергии, количество атомов вещества на Земле ограничено. Круговорот веществ обеспечивает неисчерпаемость отдельных атомов химических элементов.

При отсутствии круговорота за короткое время был бы исчерпан, например, основной «строительный материал» живого — углерод.
Биосфера Земли характеризуется определённым образом сложившимся круговоротом веществ и потоком энергии.

Круговорот веществ — многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех слоях, которые входят в состав биосферы Земли. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном потоке солнечной энергии.

В зависимости от движущей силы, с определённой долей условности, внутри круговорота веществ можно выделить геологический, биологический и антропогенный круговороты. До возникновения человека на Земле осуществлялись только первые два.

Геологический круговорот — круговорот веществ, движущей силой которого являются экзогенные и эндогенные геологические процессы. Геологический круговорот веществ осуществляется без участия живых организмов.

Биологический круговорот — круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов. С появлением человека возник антропогенный круговорот или обмен веществ.
Антропогенный круговорот (обмен) — круговорот (обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека. В нём можно выделить две составляющие: биологическую, связанную с функционированием человека как живого организма, и техническую, связанную с хозяйственной деятельностью людей (техногенный круговорот (обмен)).
В отличие от геологического и биологического круговоротов веществ, антропогенный круговорот веществ в большинстве случаев является незамкнутым. Поэтому часто говорят не об антропогенном круговороте, а об антропогенном обмене веществ. Незамкнутость антропогенного круговорота веществ приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению природной среды. Именно они и являются основной причиной всех экологических проблем человечества. Рассмотрим круговороты наиболее значимых для живых организмов веществ и элементов

Круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу относится к большому геологическому круговороту.

Вода испаряется с поверхности Мирового океана и либо переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока, либо выпадает в виде осадков на поверхность океана. В круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды.

Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учётом транспирации воды растениями и поглощения её в биогеохимическом цикле весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн лет.

Круговорот углерода.

Продуценты улавливают углекислый газ из атмосферы и переводят его в органические вещества, консументы поглощают углерод в виде органических веществ с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуценты минерализуют органические вещества и возвращают углерод в атмосферу в виде углекислого газа.

В Мировом океане круговорот углерода усложнен тем, что часть углерода, содержащегося в мертвых организмах, опускается на дно и накапливается в осадочных породах. Эта часть углерода выключается из биологического круговорота и поступает в геологический круговорот веществ.

Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до 500 млрд т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот углерода (сжигание угля, нефти, газа, дегумификация) приводит к возрастанию содержания СО2 в атмосфере и развитию парникового эффекта.

Скорость круговорота СО2, то есть время, за которое весь углекислый газ атмосферы проходит через живое вещество, составляет около 300 лет.
Круговорот кислорода. Главным образом, круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми организмами.

В основном свободный кислород (О2) поступает в атмосферу в результате фотосинтеза зелёных растений, а потребляется в процессе дыхания животными, растениями и микроорганизмами и при минерализации органических остатков. Незначительное количество кислорода образуется из воды и озона под воздействием ультрафиолетовой радиации.

Большое количество кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при извержении вулканов и т. д. Основная доля кислорода продуцируется растениями суши — почти 3/4, остальная часть — фотосинтезирующими организмами Мирового океана. Скорость круговорота — около 2 тыс. лет.

Установлено, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется 23 % кислорода, который образуется в процессе фотосинтеза, и эта цифра постоянно возрастает.

Круговорот азота. Запас азота (N2) в атмосфере огромен (78% от её объёма). Однако растения поглощать свободный азот не могут, только в связанной форме, в основном в виде NH4+ или NO3-. Свободный азот из атмосферы связывают азотфиксирующие бактерии и переводят его в доступные растениям формы.

В растениях азот закрепляется в органическом веществе (в белках, нуклеиновых кислотах и пр.) и передаётся по цепям питания.

После отмирания живых организмов редуценты минерализуют органические вещества и превращают их в аммонийные соединения, нитраты, нитриты, а также в свободный азот, который возвращается в атмосферу.

Нитраты и нитриты хорошо растворимы в воде и могут мигрировать в подземные воды и растения и передаваться по пищевым цепям. Если их количество излишне велико (такое часто наблюдается при неправильном применении азотных удобрений), то происходит загрязнение вод и продуктов питания, что вызывает заболевания человека.

Важнейшие экологические проблемы современности

Загрязнение окружающей среды. Загрязнение — привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых (обычно не характерных для нее) вредных химических, физических, биологических агентов. Загрязнение может возникать в результате естественных причин (природных) или под влиянием деятельности человека (антропогенное загрязнение).

Загрязнение окружающей среды может быть физическое (тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое и др.), химическое (тяжёлые металлы, пестициды, синтетические поверхностно активные вещества — СПАВ, пластмассы, аэрозоли, детергенты и др.) и биологическое (патогенные микроорганизмы и др.).

Помимо влияния на круговорот веществ, человек оказывает воздействие на энергетические процессы в биосфере. Наиболее опасным здесь является тепловое загрязнение биосферы, связанное с использованием ядерной и термоядерной энергии. Кроме вещественного и энергетического загрязнения начинает подниматься вопрос об информационном загрязнении окружающей человека среды.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата.Парниковый (тепличный, оранжерейный) эффект — разогрев нижних слоёв атмосферы вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое тепловое излучение земной поверхности. Водяной пар задерживает около 60 % теплового излучения Земли, и углекислый газ — до 18%.

При отсутствии атмосферы средняя температура земной поверхности была бы –23 °C, а в действительности она составляет +15 °C.

Парниковому эффекту способствует поступление в атмосферу антропогенных примесей (диоксида углерода, метана, фреонов, оксида азота и др.). За последние 50 лет содержание углекислого газа в атмосфере возросло с 0,027 до 0,036 %. Это привело к повышению среднегодовой температуры на планете на 0,6 °С. Существуют модели, согласно которым, если температура приземного слоя атмосферы поднимется ещё на 0,6–0,7 °С, произойдёт интенсивное таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведёт к повышению уровня воды в океанах и затоплению до 5 млн км2 низменных, наиболее густо заселённых равнин.

Отрицательные для человечества последствия парникового эффекта заключаются в повышении уровня Мирового океана в результате таяния материковых и морских льдов, теплового расширения океана и т. п.

Это приведёт к затоплению приморских равнин, усилению абразионных процессов, ухудшению водоснабжения приморских городов, деградации мангровой растительности и т. п. Увеличение сезонного протаивания грунтов в районах с вечной мерзлотой создаст угрозу дорогам, строениям, коммуникациям, активизирует процессы заболачивания, термокарста и т. д.

Положительные для человечества последствия парникового эффекта связаны с улучшением состояния лесных экосистем и сельского хозяйства. Повышение температуры приведёт к увеличению испарения с поверхности океана, это вызовет возрастание влажности климата, что особенно важно для аридных (сухих) зон.

Повышение концентрации углекислого газа увеличит интенсивность фотосинтеза, а значит, продуктивность диких и культурных растений.

Разрушение «озонового слоя».Озоновый слой (озоносфера) — слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона (О3) на высоте 20–25 (22–24) км.

Содержащееся в озоновом слое количество озона невелико: в приземных условиях атмосферы (при давлении 760 мм и температуре +20 °C) он образовал бы слой толщиной всего 3 мм. В атмосфере озон образуется из кислорода под действием ультрафиолетового излучения.

«Озоновая дыра» — значительное пространство в озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона. Считается, что основной причиной возникновения «озоновых дыр» является значительное содержание в атмосфере фреонов.

Фреоны (хлорфторуглероды) — высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и быту в качестве хладоагентов (в холодильниках, кондиционерах, рефрижераторах), пенообразователей и распылителей (аэрозольные упаковки).

Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность.

Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (стимуляция роста и развития клеток, бактерицидное действие, синтез витамина D и т. д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать раковые заболевания и мутации.

Кислотные дожди.

Кислотный дождь — дождь или снег, подкисленные до рН < 5,6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (оксиды серы, оксиды азота, хлороводород, сероводород и др.). Отрицательное воздействие кислотных дождей на растительность проявляется как в прямом биоцидном воздействии на растительность, так и в косвенном через снижение рН почв.

Выпадение кислотных дождей приводит к ухудшению состояния и гибели целых лесных массивов, а также снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур. Кроме того, отрицательное воздействие кислотных дождей проявляется в закислении пресноводных водоёмов. Снижение рН воды вызывает сокращение запасов промысловой рыбы, деградацию многих видов организмов и всей водной экосистемы, а иногда и полную биологическую гибель водоёма. Негативные последствия кислотных дождей зафиксированы в Канаде, США, Европе, России, Украине, Белоруссии и других странах.

Деградация почвенного покрова.Деградация почвы — ухудшение качества почвы в результате снижения плодородия. К явлениям деградации почв относятся дегумификация почв (потеря почвами гумуса); промышленная эрозия почв (отчуждение почв городами, посёлками, дорогами, линиями электропередач и связи, трубопроводами, карьерами, водохранилищами, свалками и т. д.); водная и воздушная эрозия (дефляция) почв (разрушение верхних слоёв почвы под действием воды и ветра); вторичное засоление почв (результат неправильного орошения минерализованными или пресными водами); затопление, разрушение и засоление почв водами водохранилищ (затопление пойменных и надпойменных террас; подъём уровня грунтовых вод и подтопление почв; абразия берегов и засоление дельт); промышленное, сельскохозяйственное, радиоактивное загрязнение почв и др.
Деградация растительного покрова. К деградации растительного покрова ведут следующие антропогенные факторы: прямое уничтожение в ходе использования (рубка лесов, выкашивание, сбор с различными целями, стравливание домашними животными), при создании водохранилищ, в ходе открытых разработок ископаемых, при пожарах, в процессе распашки новых угодий; ухудшение условий жизни растений при орошении, осушении, засолении почв, изменении гидрологии водоёмов, загрязнении среды токсичными химическими веществами и элементами, заносе вредных организмов (возбудителей болезней, конкурентов) и др. Среди редких высших растений России — водяной орех, альдрованда, железное дерево, шёлковая акация, дуб каштанолистный, самшит гирканский, платан пальчатколистный, туранга, фисташка, тис, падуб и др.
Деградация животного мира. К сокращению или уничтожению видов животных ведут следующие антропогенные факторы: прямое уничтожение в результате промысла животных, добываемых ради меха, мяса, жира и пр., при применении химических веществ для борьбы с вредителями сельского хозяйства (при этом часто гибнут не только вредители, но и полезные для человека животные); ухудшение условий жизни животных в результате вырубки лесов, распашки степей, осушения болот, сооружения плотин, строительства городов, загрязнения атмосферы, воды, почвы и т. д. К числу вымерших животных относятся тур, тарпан, морская (стеллерова) корова, бескрылая гагарка, очковый (стеллеров) баклан, голубая лошадиная антилопа, зебра кваггу, нелетающий голубь дронт и др.

Источник: https://examer.ru/ege_po_biologii/teoriya/biosfera

Антропогенный круговорот вещества. Ресурсный цикл

АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА

Человек интенсивно трансформирует процессы круговорота всех химических элементов не только на локальном, но и биосферном уровне. Человечество – это часть биосферы (с его производством).

Принципиальных различий в утилизации природных ресурсов между человеком и другими организмами нет с точки зрения экологии: различия заключаются лишь в масштабах.

Тот факт, что человек научился утилизировать природные ресурсы, создавая для этого специальные средства, сути дела не меняет.

Сколь бы ни были масштабными процессы антропогенной трансформации вещества, они осуществляются в рамках глобальных биогеохимических циклов. Человек не в силах радикально изменить эти циклы.

Самое большее, что он может, – это изменить баланс вещества на определенных этапах глобальных циклов или на определенных территориях.

Человек находит и добывает природные ресурсы, перевозит их к местам переработки, производит из них энергию, какую-либо продукцию и предметы, которые в итоге поступают в пользование в виде средств производства или изделий, сооружений и т.д., т.е. человек вовлекает природные ресурсы (вещества) в ресурсный цикл.

Под ресурсным циклом понимают совокупность превращений и перемещений определенного вещества или групп веществ на всех этапах использования его человеком (выявление, извлечение из природной среды, переработку, использование, возвращение в природу). Но если природные циклы веществ замкнутые, то ресурсный цикл как круговорот практически не замкнут, т.е. использованные вещества не возвращаются в места их изъятия.

На каждом этапе ресурсного цикла неизбежны потери. При добыче часть сырья остается в местах залегания, а в отвалы идет так называемая «пустая порода», на извлечение которой тратится энергия.

Значительная доля добытого ископаемого теряется при транспортировке к заводам и фабрикам при перегрузке, переработке.

Если ресурс используется как топливо, то при его сгорании образуются шлаки, идущие в отвалы, оксиды, летящие в атмосферу, и т.д.

Если же нефть, уголь перерабатываются промышленностью, то неизбежно образование побочных твердых, жидких, газообразных продуктов, как технологических отходов, формирующих так называемые хвостовые выбросы, которые наносят вред экосистемам, нарушают качество среды, отрицательно влияют на здоровье людей.

Таким образом, получается парадоксальная ситуация: загрязнение среды дают природные ресурсы! На их добычу, перевозку затрачиваются огромные средства, энергия, время, но они же в конечном счете ухудшают качество окружающей среды. В связи с данной ситуацией возник афоризм: загрязнение среды – это природные ресурсы, оказавшиеся не на своем месте.

Но при добыче полезных ископаемых и переработке сырья образуется большое количество отходов. Академик Прянишников пишет, что количество отходов растет, как и добыча сырья, по экспоненциальному закону и человечество все больше и больше работает на отходы.

Так, на каждую тонну производимого калийного удобрения образуется от трех до четырех тонн галитовых отходов, в основном содержащих хлорид натрия.

Крупнотоннажным отходом производства фосфорных удобрений является фосфогипс, которого при переработке апатитового концентрата получается 4,25 тонн, а при переработке фосфоритов Каратау – 5,6 тонны на каждую тонну экстракционной фосфорной кислоты. Большое количество отходов образуется и при обогащении фосфатного сырья.

При обогащении медных руд в отходы идет флотационный серный колчедан. Он используется для производства серной кислоты. Однако при обжиге серного колчедана образуется колчеданный огарок (≈ 0,73-0,75 т на 1 т пирита). Ежегодно его скапливается более 5 млн. тонн.

Огарок используется далеко не полностью, хотя содержит в основном железо, а также цветные и драгоценные металлы. Просачиваясь через отвалы, поверхностные воды в результате выщелачивания сульфидов увеличивают свою кислотность и обогащаются железом, медью, никелем, кальцием, сульфатами и другими веществами.

Эти воды загрязняют реки, водоемы и подземные воды.

Высокая концентрация тяжелых металлов может оказаться токсичной для растений, подавляя их рост.

Тепловые элекростанции дают десятки миллионов тонн пылевидной золы и кусковых шлаков в год.

Отвалы крупной тепловой электростанции занимают сотни гектаров ценных земель, но эти отходы представляют сырье для производства строительных материалов.

Зола может быть сырьем для извлечения ряда металлов: железа, алюминия. Золу можно использовать в производстве наполнителей бетона, силикатного кирпича, шлакометаллов и др.

Мы убедились ранее, какие сложные закономерности сопровождают антропогенный круговорот вещества при использовании ресурсов геобиоцинозов (т.е. экологических систем).

Так, если вырубается древостой, то вся экосистема может прекратить свое существование просто потому, что изымается и отчуждается основная масса запасенной энергии и вещества, которая должна была передаваться на следующие трофические уровни. На месте уничтоженной экосистемы может возникнуть новая, но значительно менее продуктивная.

Таким образом, рассеивание вещества и энергии резко опережает ее восстановление, и естественный круговорот прекращается. Чтобы не допустить этого, человек вынужден брать на себя восстановление экосистемы: высевание семян, внесение органо-минеральных удобрений, обеспечение растений водой и т.п.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/2_29948_antropogenniy-krugovorot-veshchestva-resursniy-tsikl.html

Лекция по ЭОП на тему: Круговороты веществ в природе и в антропогенной деятельности

АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА

Лекция №3.Круговоротывеществвприродеи вантропогенной деятельности.

Цель: изучить особенности руговороты веществ в природе и в антропогенной деятельности.

Основные понятия: Круговороты веществ в природе – большой и малый.

Антропогенная деятельность- это хозяйственная деетельность человека.

Основные круговоротывеществвприроде

Все вещества на планете Земля находятся в процессе биохимического круговорота. Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

Большой круговорот длится миллионы лет. Горные породы разрушаются. Выветриваются и потоками вод сносятся в Мировой океан, где образуют мощные морские напластования. Часть химических соединений растворяется в воде или потребляется биоценозом.

Крупные медленные геотектонические изменения, процессы, связанные с опусканием материков и поднятием морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.

Малый круговорот, являясь частью большого, происходит на уровне биогеоценозов и заключается в том, что питательные вещества почвы, воды, воздуха аккумулируются в растениях, расходуются на создание их массы и жизненные процессы в них. Продукты распада органического вещества под воздействием бактерий вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям, и вовлекаются ими в поток вещества.

Возврат химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и химических реакций называется биохимическим циклом.

В круговороте веществ участвуют три группы организмов:

Продуценты (производители) – автотрофные организмы и зеленые растения, которые, используя солнечную энергию, создают первичную продукцию живого вещества. Они потребляют углекислый газ, воду, соли и выделяют кислород. К этой группе принадлежат некоторые бактерии хемосептики, способные создавать органическое вещество.

Консументы (потребители) – гетеротрофные организмы, питающиеся за счет автотрофных и друг друга.

Они подразделяются на: консументы 1-го порядка – животные, питающиеся растениями, потребляющие кислород и выделяющие углекислый газ; консументы 2-го порядка – хищники и паразиты растительных организмов; Консументы 3-го и 4-го порядка – сверхпаразиты. Всего в цепи питания существует не более 5 звеньев.

Редуценты (восстановители) – организмы, питающиеся организмами, бактериями и грибками.

Здесь особенно велика роль микроорганизмов, до конца разрушающих органические остатки, превращающие их в конечные продукты: минеральные соли, углекислый газ, воду, простейшие органические вещества, поступающие в почву и вновь потребляемые растениями.Скорость образования биологического вещества (биомассы) т.е. образование массы вещества в единицу времени, называют продуктивностью биосистемы.

В результате фотосинтеза на суше ежегодно создается 1,5.1010 – 5,5.1010 т растительной биомассы, в которой заключено около 3.1018 кДж солнечной энергии. Биомасса океанов существенно меньше, чем на суше, т.е. 3.1010 т.

В океане масса животных в 30 раз больше массы растений, а на суше масса растений составляет 98 – 99 % от всей биомассы. Биологические продуктивности суши и океана примерно равны, т.к. биомасса океана состоит в основном из одноклеточных водорослей, которая обновляется ежедневно.

Обновление биомассы суши происходит в течение 15 лет.

Круговорот энергии связан с круговоротом веществ. Наиболее характерны для процессов, происходящих в биосфере, круговороты основных биогенных веществ: углерода, азота, кислорода, фосфора, воды.

Средняя продолжительность общего цикла обмена углерода, азота и воды, вовлеченных в биологический круговорот – 300-400 лет. В соответствии с этой скоростью освобождаются минеральные соединения, связанные в биомассе. Освобождаются и минерализуются вещества гумуса почвы.

Различные вещества имеют разную скорость обмена в биосфере. К подвижным относят: хлор, серу, бор, бром, фтор. К пассивным – кремний, калий, фосфор, медь, никель, алюминий и железо. От того, насколько регулярно и полно осуществляется круговорот химических элементов, зависит продуктивность биогеоценоза.

Круговорот веществ в природе подразумевает общую согласованность места, времени и скорости процессов по уровням от популяции до биосферы. Такую согласованность явлений природы называют экологическим равновесием, но это равновесие подвижное и динамическое.

В процессе своей деятельности человек постоянно воздействует на экосистему в целом или на ее отдельные звенья. Например, при отстреле животных, вырубке деревьев, загрязнении природной среды.

Не всегда и не сразу это ведет к распаду всей системы, нарушению ее стабильности. Но сохранение системы не значит, что она осталась неизменной.

Система трансформируется и оценить эти изменения крайне сложно.

В настоящее время на Земле практически не осталось экосистем, не подверженных влиянию человека. Воздействия человека на экосистемы так интенсивны, что организмы не успевают приспособиться к ним.

На уровне отдельной особи происходят необратимые изменения: часть насекомых гибнет из-за ядовитости гербицидов, другие оказываются устойчивыми (толерантными) к ним.

У некоторых отмечаются изменения в хромосомах (мутации), влияющие на наследственность.

Развитие биосферы связано с появлением человека на Земле, но длительное время воздействия человека на биосферу определялись только наличием его как биологического вида, но благодаря эволюционному развитию биологических систем животный предок человека подошел к той грани, за которой открылась возможность его социальной эволюции. Сегодня человек является частью особой социальной среды – общества. Человек обладает уникальной способностью самопознания, познания и преобразования окружающего мира.

Человек, как живое существо и человеческий род, как совокупность индивидов, подчиняется законам экосистемы и экосферы.

Специфика экосистемы «человек – окружающая среда» определяется не только физическими и биологическими факторами, но и социально – экономическими условиями, которые по мере развития общества приобретают все большее значение в отношениях человека и природы.

В процессе целесообразной трудовой коллективной деятельности человек воздействует на природу, меняет способы организации своей жизни, создает особые формы общественных отношений.

Биологический обмен веществ между человеком и природой сохранился. Природа остается постоянным условием жизни человека и развития общества. Однако, в результате производственной деятельности возник новый процесс обмена веществ и энергии между природой и обществом. Этот обмен уже носит техногенный характер и называется антропогенным или социальным обменом веществ и энергии.

Антропогенный обмен существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его. Он отличается от биотического круговорота своей незамкнутостью, носит открытый характер. На входе антропогенного обмена находятся природные ресурсы, а на выходе – производственные и бытовые отходы.

Экологическое несовершенство антропогенного обмена заключается в том, что коэффициент полезного использования природных ресурсов, как правило, чрезвычайно низок, а отходы производства ухудшают природную среду, многие из них не разлагаются до природного состояния.

В период научно – технического прогресса и на стадии его интенсификации масштабы и скорость антропогенного обмена резко возрастают, вызывая заметные напряжения в биосфере.

До появления человека равновесие биосферы определяли пять энергетических факторов: солнечная радиация, сила гравитации, тектонические силы, химическая энергия (окислительно-восстановительные процессы), биогенная энергия (фотосинтез у растений, хемосинтез у бактерий, усвоение и окисление пищи у животных, размножение и продуктивность у биомассы). Эти факторы развивались по геологической шкале времени и за 3,5 млрд. лет сформировали природную среду.

В настоящее время появился новый фактор – энергия мирового производства. Этот фактор развивается не по геологической, а по исторической шкале времени. От организации производства зависит сохранение или необратимое нарушение подвижного равновесия в биосфере.

На современном этапе исторического развития сложились две формы взаимодействия общества и природы: экономическая и экологическая. Экономическая форма – потребление ресурсов природы, т.е.

использование их для удовлетворения человеком своих материальных и духовных потребностей.

Экологическая форма – охрана окружающей природной среды с целью сохранения человека как биологического и социального организма и его естественной среды обитания.

Человек, потребляя природные ресурсы для решения своих хозяйственных задач, еще и изменяет природную среду, которая как бумеранг, начинает воздействовать негативно на самого человека.

За всю историю цивилизации было вырублено 2/3 лесов, уничтожено более 200 видов животных и растений, запасы кислорода в атмосфере снизилось на 10 миллиардов тонн, в результате неправильного ведения сельского хозяйства потеряно около 200 млн. га сельхозугодий.

В последнее время хозяйственное давление человека на природу существенно усилилось: ежегодно в результате только нерациональной его деятельности обращаются в пустыни 44 га земель, уничтожается 690 тыс.га лесов, исчезает по одному виду животных и растений.

Негативная деятельность человека проявляется в следующих трех направлениях: загрязнение окружающей среды, истощение природных ресурсов, разрушение природной среды.

Под загрязнением среды обитания понимают физико-химические изменения состава природного вещества (воздуха, воды, почвы), которые неблагоприятно влияют на окружающую среду обитания.Загрязнение окружающей природной среды бывает космическое, т.е. естественное, которое Земля получает из Космоса или при извержении вулканов, и антропогенное, связанное с хозяйственной деятельностью человека.

Антропогенное загрязнение окружающей среды подразделяется на пылевое, газовое, химическое (в т.ч. загрязнение почвы химикатами), ароматическое, тепловое (изменение температуры воды, воздуха, почвы), радиоактивное.

Источником загрязнений является хозяйственная деятельность человека: промышленность, сельское хозяйство, транспорт. Доля того или иного источника загрязнения может значительно колебаться в зависимости от региона.

Таким образом, человек стал в настоящий период главной силой, изменяющей процессы в биосфере. Управлять этими процессами человек только учится.

Научно-технический прогресс значительно опередил наши знания законов биосферы, что привело к заметному нарушению равновесия, превышению возможностей природных систем по самоочищению.

Необходимо, изучать законы природы, чтобы предотвратить ее разрушение, найти пути разумного использования природных ресурсов и сбалансированного природопользования.

Гармоничное сосуществование человека и природы – новый этап в развитии биосферы, который академик В.И. Вернадский назвал ноосферой (греч. noos – разум).

Вопросы для самоконтроля:

  1. Назовите основные круговороты веществ в природе

  2. Какие организмы участвуют в круговороте веществ ?

  3. Что такое антропогенная деетельность?

  4. Что такое биологический обмен веществ между человеком и природой?

  5. Что такое антропогенный обмен веществ между человеком и природой?

Источник: https://infourok.ru/lekciya-po-eop-na-temu-krugovoroti-veschestv-v-prirode-i-v-antropogennoy-deyatelnosti-3671949.html

Антропогенный круговорот веществ

АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА
⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 7Следующая ⇒

Антропогенный круговорот (обмен) веществ – круговорот (обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека. По причине не замкнутости антропогенного круговорота его часто называют обменом.

С появлением человека возникантропогенный круговорот, или обмен, веществ. Антропогенный круговорот (обмен) – круговорот (обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека.

Еще более сложные закономерности сопровождаютантропогенный круговорот вещества при использовании ресурсов экологических систем.

Геологический и биологический круговороты в значительной степени замкнуты, чего нельзя сказать об антропогенном круговороте.

Поэтому часто говорят не об антропогенном круговороте, а об антропогенном обмене веществ.

Не замкнутость антропогенного круговорота веществ приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению природной среды – основным причинам всех экологических проблем человечества.

Таким образом, человек своей деятельностью фактически замыкает на себя процессы естественного круговорота веществ.

Разумеется, антропогенный круговорот также естествен, как и любой другой, но он опять-таки предполагает разумное волевое начало. Количества вещества, вовлекаемого человеком в круговорот, соизмеримы с естественно участвующими количествами.

Например, при сжигании ископаемого топлива высвобождается масса углерода, образующийся СО2 поступает в атмосферный воздух.

Природные круговороты веществ являются практически замкнутыми. В естественных экосистемах вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других.

Антропогенный круговорот веществ значительно разомкнут, сопровождается большим расходом природных ресурсов и большим количеством отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. Создание даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной.

Поэтому основной задачей является разработка технологий, позволяющих сделать антропогенный круговорот как можно более замкнутым, так называемых малоотходных и безотходных технологий.

Круговорот воды в природе

Вода является самым распространенным веществом в биосфере. Круговорот воды в природе – это непрерывный замкнутый процесс перемещения воды между гидросферой, атмосферой и литосферой на Земле. Это становится возможным, благодаря способности воды изменять свое состояние. На нашей планете вода существует в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.

Основные запасы воды – это соленые воды морей и океанов (97%). Только 3% воды из общего объема гидросферы – пресные. Причем 70% пресной воды находится в твердом состоянии в ледниках (2,24%).

На грунтовые воды приходится 0,61% пресной воды, а на воды озер, рек и атмосферной влаги, соответственно, – 0,016%, 0,0001% и 0,001%.

Из-за непрерывной циркуляции воды на земном шаре ее общее количество остается постоянным.

Круговорот воды осуществляется, благодаря испарению, передвижению водяного пара в атмосфере, конденсации его, выпадению осадков и наличию стоков. Начинается круговорот с испарения воды с подстилающей поверхности водоемов.

С воздушными течениями водяные пары перемещаются из одной области в другую. Большая часть воды испаряется с поверхности Мирового океана и при конденсации в виде осадков возвращается обратно. Меньшая доля испарившейся воды переносится на сушу воздушными течениями.

Объем воды, которая испаряется над сушей и выносится воздушными течениями в океан, незначителен. Таким образом, при испарении моря и океаны теряют значительно больше воды, чем получают влаги при выпадении осадков, на суше – наоборот.

Но в моря и океаны с материков постоянно поступает сток речной воды. Это обеспечивает постоянство объема воды на планете.

В связи с процессами конденсации влаги происходит выпадение осадков. Часть влаги атмосферных осадков испаряется, часть образует временные или постоянные водостоки и водоемы. Определенная массовая доля влаги атмосферных осадков просачивается в грунт, формируя подземные воды.

В природе различают несколько типов круговоротов воды в зависимости от места, где влага испарилась, и где выпали осадки. Выделяют большой (мировой) и малые (океанический и континентальный) круговороты воды.

При большом круговороте водяной пар, образовавшийся над морями и океанами, переносится воздушными течениями на континенты, конденсируется там с выпадением осадков, и влага снова попадает в океан в виде стоков.

Данный вид круговорота сопровождается изменением качества воды, так как при испарении соленая вода становится пресной, а грязная вода очищается.

В процессе малого океанического круговорота водяные пары, сформировавшиеся над океаном, подвергаются конденсации, и в виде осадков возвращаются в океан. Малый внутриконтинентальный круговорот – это конденсация над поверхностью суши испарившейся воды, и последующее выпадение осадков над материками. Конечный этап малого континентального круговорота – также Мировой океан.

Скорости транспортировки воды в различных состояниях отличается, так же, как различны временные промежутки расходов воды и время ее обновления. Самая высокая скорость водообмена – в живых организмах (несколько часов). В ледниках полярных областей круговорот воды протекает тысячи лет. Воды Мирового океана полностью обновляются за 2,7 тысячи лет.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://lektsia.com/2xa6bf.html

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА

Cтраница 1

Антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ ( обмен) веществ – РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ ( обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека. РџРѕ причине незамкнутости антропогенного круговорота его часто называют обменом.  [1]

РЎ появлением человека РІРѕР·РЅРёРє антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚, или обмен, веществ. Антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ ( обмен) – РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ ( обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека.  [2]

Еще более сложные закономерности сопровождают антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ вещества РїСЂРё использовании ресурсов экологических систем.  [3]

Геологический и биологический круговороты в значительной степени замкнуты, чего нельзя сказать об антропогенном круговороте.

Поэтому часто говорят не об антропогенном круговороте, а об антропогенном обмене веществ.

Незамкнутость антропогенного круговорота веществ РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє истощению природных ресурсов Рё загрязнению РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕР№ среды – основным причинам всех экологических проблем человечества.  [4]

Примерно СЃ середины XX века последствия влияния человеческой деятельности РЅР° биосферу начали приобретать глобелыше масштабы, образовался новый антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ веществ СЉ энергий, который нарушает естественные. Р’ биосфере появился новый феномен, вызванный человеческой деятельностью РІ названный антропогенной экологической опасностью ( РђР—Рћ), РїРѕРґ которой, понимают систему факторов, способных нанести существенный ущерб СЃРІСЏР·СЏРј человека СЃ окружающей средой, обеспечивающим его аизяедеятельность. РђР—Рћ есть результат обострения противоречий между человеческой деятельностью Рё возможностями РїСЂРёСЂРѕРґР°.  [5]

Зга груша воздействий для биосферы ( в т.ч.

Рё РґС‰ человека) чрезвычайно опасна Рё ату опасность можно снизить лишь предотвращая попадание таких загрязнителей РІ окружавдув среду путем вовлечения Рё утилизации РёС… РІ антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ веществ.  [6]

РЎ появлением человека РІРѕР·РЅРёРє антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚, или обмен, веществ. Антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ ( обмен) – РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ ( обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека.  [7]

Таким образом, человек своей деятельностью фактически замыкает на себя процессы естественного круговорота веществ.

Разумеется, антропогенный круговорот также естествен, как и любой другой, но он опять-таки предполагает разумное волевое начало.

Количества вещества, вовлекаемого человеком в круговорот, соизмеримы с естественно участвующими количествами.

Например, РїСЂРё сжигании ископаемого топлива высвобождается масса углерода, образующийся РЎРћРі поступает РІ атмосферный РІРѕР·РґСѓС….  [8]

Антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ ( обмен) веществ – РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ ( обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека. РџРѕ причине незамкнутости антропогенного круговорота его часто называют обменом.  [9]

Таким образом, человек как бы замыкает значительную долю естественного круговорота, в рамках которого осуществляется ресурсный цикл.

Количества вещества, вовлекаемого в антропогенный круговорот, уже соизмеримы с количествами вещества в естественных биохимических циклах.

 [10]

Геологический и биологический круговороты в значительной степени замкнуты, чего нельзя сказать об антропогенном круговороте.

Поэтому часто говорят не об антропогенном круговороте, а об антропогенном обмене веществ.

Незамкнутость антропогенного круговорота веществ РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє истощению природных ресурсов Рё загрязнению РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕР№ среды – основным причинам всех экологических проблем человечества.  [11]

Природные круговороты веществ являются практически замкнутыми.

В естественных экосистемах вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других.

Антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ веществ значительно разомкнут, сопровождается большим расходом природных ресурсов Рё большим количеством отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. Создание даже самых совершенных очистных сооружений, РЅРµ решает проблему, так как это Р±РѕСЂСЊР±Р° СЃРѕ следствием, Р° РЅРµ СЃ причиной. Поэтому РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ задачей является разработка технологий, позволяющих сделать антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ как можно более замкнутым, так называемых малоотходных Рё безотходных технологий.  [12]

Геологический и биологический круговороты в значительной степени замкнуты, чего нельзя сказать об антропогенном круговороте.

Поэтому часто говорят не об антропогенном круговороте, а об антропогенном обмене веществ.

Незамкнутость антропогенного круговорота веществ РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє истощению природных ресурсов Рё загрязнению РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕР№ среды – основным причинам всех экологических проблем человечества.  [13]

Природные круговороты веществ являются практически замкнутыми.

В естественных экосистемах вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других.

Антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ веществ значительно разомкнут, сопровождается большим расходом природных ресурсов Рё большим количеством отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. Создание даже самых совершенных очистных сооружений, РЅРµ решает проблему, так как это Р±РѕСЂСЊР±Р° СЃРѕ следствием, Р° РЅРµ СЃ причиной. Поэтому РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ задачей является разработка технологий, позволяющих сделать антропогенный РєСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ как можно более замкнутым, так называемых малоотходных Рё безотходных технологий.  [14]

Страницы:      1

Источник: https://www.ngpedia.ru/id121867p1.html

Образ конструктивной схемы антропогенного круговорота веществ и энергии

АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА
1 Казиев В.М. 1 Кандохова Р.Р. 1 1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М.

Кокова» Человечество в процессе своей жизнедеятельности оказывает прямое и косвенное воздействие на природное пространство – геосистему, путем модификации среды обитания и порождает в процессе своего движения обмен веществ и энергии техногенного характера, являясь, по сути, антропогенным обменом. На входе в такую систему – природные ресурсы, на выходе из системы – отходы.

Именно своей незамкнутостью техногенное пространство и отличается от природного комплекса, где существует круговорот веществ и энергии, т.е.

антропогенный характер взаимодействия носит линейный характер, который значительно влияет на круговорот веществ и энергии в целом и ускоренными темпами стимулирует его, оставляя за собой след из отходов, вызывая глобальные экологические проблемы, усиливаясь неуклонным ростом населения планеты, а ограниченность пространственных пределов Земли предопределяет конечность и, как следствие, истощение материально-энергетических ресурсов. Линейный характер антропогенной системы необходимо замкнуть созданием системы воспроизводства, безотходного и цикличного обмена веществ и энергии, процессы которого автоматически будут включены в функцию геосистемы, где на входе в систему ресурсы и на выходе – ресурсы. Для этих целей предлагается совместное аккумулирование и перевод энергии отходов двух отраслей экономики, таких как очистные системы канализации и водоотведения, жилищно-коммунального хозяйства и отходы животноводческого комплекса в готовую продукцию в нужном качестве, необходимом количестве, заданном ассортименте и в определенные сроки, посредством Производственно-энергетического комплекса антропогенного пространства (ПЭКАП), являющегося системой, связывающий между собой неравномерные и разные по структуре виды капитала. антропогенное пространствобезотходный круговорот веществ и энергии 1. Казиев В.М. Агрогеоценоз: экологическая, энергетическая и продовольственная безопасность жизнедеятельности // Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2010: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. Одесса: Черноморье, 2010. Т. 19. С. 65–68. 2. Зимин Ф.М., Козлов Д.В. и др. Природообустройство / Под ред. А.И. Голованова. М.: КолосС, 2008. 552 с. 3. Берг Л.С. Географические зоны Советского Союза. М.: ОГИЗ Государственное издательство географической литературы, 1947. Т. 1. 398 с.
4. Исаченко А.Г. Ландшафтная структура Земли, расселение, природопользование. СПб.: Издат. дом СПбГУ, 2008. 320 с. 5. Мильков Ф.Н. Рукотворные ландшафты. Рассказ об антропогенных комплексах. М.: «Мысль», 1978. 86 с.
6. Одум Ю. Экология / Пер. с анг. Ю.М. Фролова, науч. ред. В.Е. Соколов. М.: Мир, 1986. Т. 1. 328 с.
7. Канкулова Л.И., Казиев В.М. Энергетическая станция антропогенного пространства. Инновации в природообустройстве: сборник научных статей / Под ред. З.Г. Ламердонова. Нальчик: Издательство М. и В. Котляровых (ООО «Полиграфсервис и Т»), 2012. С. 64–70.
8. Лысухо Н.А., Ерошина Д.М. Отходы производства и потребления, их влияние на природную среду. Мн.: МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2011. 210 с. 9. Лихачев Н.И., Ларин И.И., Хаскин С.А. и др. Канализация населенных мест и промышленных предприятий: учебник для вузов / Под общ. ред. В.Н. Самохина. М.: Стройиздат, 1981. 939 с.
10. Казиев В.М., Кандохова Р.Р. Социально ориентированный бизнес // Сборник центра научных публикаций «Велес»: материалы IV Международной научно-практической конференции. Киев: Центр научных публикаций, 2018. Т. 2. С. 29–48.
11. Пупырев Е.И. Водоотведение. Энергоэффективность очистных сооружений // Сантехника. 2015. № 1. С. 24–31. 12. Берри Б.Л. Пространственно-временные колебания Вселенной и новые направления в науках о Земле // Пространство и время. 2015. № 3(21). С. 258–269.

Земля являет собой природный комплекс – глобальную геосистему, сформировавшуюся под влиянием солнечной энергии и органического вещества, в которой с постоянной периодичностью повторяются процессы превращения и перемещения, где все процессы подчинены концепции на входе в систему добыча ресурсов, далее потребление ресурсов и на выходе из системы отходы в виде ресурсов, т.е. происходит круговорот веществ и энергии.

Человечество в процессе своей жизнедеятельности преобразует мыслью и трудом облик геосистемы. Эти формы деятельности оказывают прямое или косвенное воздействие на жизнь организмов и существенно влияют на них, путем модификации среды их обитания и порождают по ходу своего движения обмен веществ и энергии техногенного характера являясь, по сути, антропогенным или социальным обменом.

Цель исследования: определение механизма взаимодействия в рамках очистных систем канализации и водоотведения и животноводческго комплекса (антропогенный обмен веществ и энергии), процессы которых автоматически будут включены в функцию природного комплекса, где на входе в геосистему ресурсы и на выходе ресурсы.

Объектом исследования послужили очистные системы канализации и водоотведения жилищно-коммунального хозяйства, а также животноводческая отрасль агропромышленного комплекса в границах субъектов Российской Федерации, административных районов КБР, юридических и физических лиц, различных видов собственности.

Теоретической и методологической базой исследования стали методы диалектического и логического познания, на основе закономерностей, происходящих в животноводческом комплексе и очистных системах канализации и водоотведения, и их способност развиваться из прошлого в будущее как органическое целое, рассмотренных через призму структурно-функционального анализа, фундаментальных положений рыночной экономики, трудов ведущих отечественных и зарубежных ученых и данных службы государственной статистики.

Результаты исследования и их обсуждение

Техногенный характер взаимодействия природы и общества вызывает глобальные экологические проблемы, усиливаясь неуклонным ростом населения планеты, когда природной базы для производства продовольствия становится недостаточно [1].

Способы потребления источников энергии, сырья и материалов остаются традиционными, масштабы потребления приближаются к их общим мировым запасам [2], а ограниченность пространственных пределов земли предопределяет конечность и, как следствие, ускоряется процесс истощения материально-энергетических ресурсов.

Социальная деятельность человека оказывает все более заметно негативное влияние на естественные ландшафты и их механизмы саморегуляции, изменяя условия существования органической материи.

В соответствии с современной трактовкой ландшафт представляется как конкретный индивидуальный природно-техногенный комплекс или антропогенный ландшафт (пространство), имеющий географическое наименование и точное местоположение на карте. Данная точка зрения была озвучена Л.С. Бергом [3, с. 5–29], и принята Н.А.

Солнцевым и А.Г. Исаченко [4]. По определению Ф.Н. Милькова «антропогенными ландшафтами необходимо считать как рукотворно созданные ландшафты, так и любые природные комплексы, в которых коренному изменению под влиянием человека подвергается любой из их компонентов, в том числе и растительный с животным миром» [5, с.

13].

Антропогенный ландшафт – это абстрактное пространство (рис. 1), стремящееся материализоваться в рамках физического, естественного, пространства, состоящее из комплекса подпространств (сельскохозяйственное производство, промышленность, транспорт и т.д.), являющееся системой, связанной между собой неравномерным и непостоянным распределением структурных видов капитала.

Рис. 1. Взаимодействие антропогенного пространства и геосистемы

На входе в систему потребления антропогенного пространства находятся природные ресурсы, на выходе из системы – отходы. Именно этим техногенное пространство и отличается от природного комплекса, где существует круговорот веществ и энергии, отличается своей незамкнутостью.

Антропогенное (техногенное) пространство, носит линейный характер, который значительно влияет и на круговорот веществ и энергии в целом и ускоренными темпами стимулирует его оставлять за собой след из отходов.

Линейный характер техногенной системы необходимо замкнуть созданием безотходного и цикличного обмена веществ и энергии, процессы которого автоматически будут включены в функцию геосистемы, где на входе в систему ресурсы, и, на выходе ресурсы и как было отмечено Ю.

Одумом, «необходимо рассматривать возврат веществ и энергии в круговорот как одну из главных задач, которую необходимо решать человечеству» [6, с. 242].

На входе в систему антропогенного пространства – ресурсы, на выходе из системы – отходы, которые аккумулируют в себе достаточную энергию для производства ресурса, другими словами, количественную меру результата, что дает возможность замкнуть круговорот (рис. 2).

Рис. 2. Процесс взаимодействия ПЭКАП и геосистемы

Аккумулирование и перевод энергии отходов в количественный результат, на уровнях входа и выхода, производит Производственно-энергетический комплекс антропогенного пространства (ПЭКАП).

Производственные процессы ПЭКАП – это совместное действие работников и средств труда, в результате которой отходы превращаются в готовую продукцию в нужном качестве, необходимом количестве, заданном ассортименте и в определенные сроки, оставляя за собой «ПЭКАП ресурс».

Производство «ПЭКАП ресурса» объединяет два основных уровня [7] жизнедеятельности человека, добычи ресурса и его потребления.

Уровень Входа – это уровень добычи ресурса, где социальное пространство добывает ресурсы, посредством сельскохозяйственного производства, промышленности, транспорта и всех иных форм ведения хозяйства, где формы хозяйствования оставляют за собой след из отходов своей деятельности.

Уровень Выхода – это отходы потребления, которые оставляет за собой антропогенное пространство, это отходы, формирующиеся в результате жизнедеятельности человека.

Наибольшая концентрация отходов антропогенного пространства происходит в городах, где промышленные отходы составляют – 45 %, отходы, формирующиеся на очистных системах водоснабжения и водоотведения, – около 31 %, твердые бытовые отходы – доходят до 17 %, осадки ливневых сточных сооружений – примерно 4,8 %, отходы зеленого хозяйства городов – доходят до 2,17 %, радиоактивные отходы – примерно 0,03 % [8].

Отходы, образующиеся на очистных системах водоснабжения и водоотведения (СВВ), составляют третью часть отходов, образующихся в границах антропогенного пространства. Данный вид отходов ведет к интенсивному, но малозаметному и, как следствие, самому опасному загрязнению природной среды.

Утилизация сточных вод городов происходит по схеме, при которой твердый сток отделяется механическим путем и вывозится на хранение (захоронение) на специально организованные площадки.

По составу обезвоженный твердый сток представляет рассыпчатую смесь землистого цвета, сочетание минерализованного ила (гумус) и солей фосфатов.

В состав осадков входят такие удобрительные вещества, как Р (в пересчёте на Р2О5) – 30 %, SiО2 – 21,5–55,9 %, СаО – 11,8–35,9 %, А12О3 – 0,3–18,9 %, Na2О – 0,8–4,2 %, SО3 – 2–7,5 %, К2О – 0,7–3,4 %, марганец, цинк, молибден, бром, хром, кобальт, которые несут в себе энергетический потенциал [9, с. 315].

Состав осадков, образующихся в результате деятельности животноводческого комплекса (ЖК), практически идентичный [10, с. 30–31]. Данный аспект дает возможность по созданию, на базе биологического разложения биомассы под воздействием некоторых видов бактерий, системы выработки энергетического потенциала.

Здесь необходимо учесть, что твердый сток в производственном процессе очистных систем водоснабжения и водоотведения, сельскохозяйственном комплексе, собирается на специально отведенных площадках.

Эти площадки предназначены для естественного обеззараживания отходов и сегодня являются самым распространенным в России способом утилизации твердых стоков, на таких площадках обрабатывается 90 % всего отхода СВВ.

Исходя из юридической правомочности, физической осуществимости, финансовой оправданности, максимальной эффективности, экологической безопасности мы предлагаем создавать Производственно-энергетические комплексы антропогенного пространства (ПЭКАП) объединяющие отходы всех уровней.

В схему производственного процесса ПЭКАП должны быть включены, очистные сооружения (отходы потребления), животноводческий комплекс (отходы производства), биогазовая установка, теплица (рис. 3).

Рис. 3. Производственно-энергетические комплексы антропогенного пространства

Таблица 1

Операционные расходы ПЭКАП*

п/п

Показатели

Восстановительная стоимость, тыс. руб.

Мощность оборудования, кВт

электричество // тепло

Потребляемая мощность, электр. кВт/ч / год // тепло, кВт/ч / год

Потребление воды, м3/год

Чистая площадь участка,

га

Кол-во работающих чел. // з.п.

тыс. руб.

1

Итого тыс. руб. по очистным сооружениям: (традиционная концепция)

4 130 456,2

4455,6 // 18,2

9 768,8 // 154,0

43

13 600,0

2

Итого по ПЭКАП:

4455,6 // 335,7

5588910,5 // 7254361,5

6 925 584,6

13,0 + 40,0

155

3

Итого тыс. руб. по ПЭКАП:

(предлагаемая

концепция)

2 334 956,4

16 766,7 // 7 254,5

2 077,7

25252,0

4

Итого операционных расходов тыс. руб. по ПЭКАП:

51 350,9

5

Корма: = 5000 × 45,0 = в год 22 500,0

22 500,0

6

Затраты на тепличную почву

7 800,0

7

Накладные расходы 30 %:

24 495,3

8

Транспортные расходы 30 %:

31843,9

9

Всего операционных расходов тыс. руб. по ПЭКАП:

137990,1

Примечание. * – см. развернутую таблицу [10, с. 32].

Отходы производства и отходы потребления направляются в биологическую газовую установку, которая производит электричество, тепло и удобрение, используемые для удовлетворения внутренних производственных потребностей очистных сооружений, животноводческого комплекса, биогазовой установки и бесперебойного функционирования теплицы, что в совокупности кратно уменьшает издержки производственного комплекса.

Привлекательность концепции Производственно-энергетического комплекса антропогенного пространства объясняется и тем, что появляется возможность использовать любой вид отходов, хранящийся под открытым небом многие десятилетия.

Для определения технико-экономических показателей ПЭКАП были проанализированы общие характеристики и критерии оценки канализационных очистных сооружений Владивостока, Сочи (Адлер), Нальчика, ЭБКО Москва, Иркутска – левый берег, такие как удельные капитальные затраты, удельная площадь сооружений и энергонагрузка [10, 11].

Были определены операционные доходы и расходы Производственно-энергетического комплекса антропогенного пространства и традиционных очистных сооружений [10].

Операционная годовая прибыль ПЭКАП составила 96 616,9 тыс. руб. (табл.

1 и 2) в отличие от экономической деятельности традиционных очистных сооружений типа ОС Нальчик, которые приносят убыток в размере 73 592,0 тыс. руб. ежегодно [10, с. 32–43].

Примечание. * – см. развернутую таблицу [10, с. 32].

Из проведенных расчетов следует, что при строительстве или реконструкции очистных сооружений (ОС) по стандартной схеме типа ОС Сочи (Адлер), Нальчика, стоимость составит 4 130 456,2 тыс. руб.

со сроком окупаемости 103 года, на примере Нальчикских канализационных очистных сооружений (ОС) [10, с. 35].

Кратное уменьшение стоимости очистных сооружений происходит из-за возможности отказа от иловых площадок бетонных, естественных и котельной, а также совмещение жироловок очистных сооружений и животноводческого комплекса.

В геосистеме виды хозяйственной деятельности во взаимодействии с окружающей ее средой, представляют собой открытые системы.

«В открытых системах критические ситуации, характеризуются неустойчивым равновесием, которое преодолевается переходом на качественно новый уровень развития, расширением пространственных границ, которое сопровождается приобретением энергии из внешней среды» [12], что возможно при условии максимальной концентрации энергетического потенциала геосистемы, где на входе в систему жизнедеятельности ресурсы и на выходе – «ресурсы ПЭКАП».

Выводы

Предлагаемая концепция строительства Производственно-энергетического комплекса антропогенного пространства позволит уменьшить стоимость проекта реконструкции канализационных очистных сооружений (ОС – типа Нальчикские, с установленной мощностью 4066 КВт, производительностью 100 000 м3/сут) до 2 334 956,4 тыс. руб. со сроком окупаемости 24 года, что соответствует сроку службы некоторого оборудования ПЭКАП (например, биогазовой установки [5, с. 31]).

Схема ПЭКАП дает возможность выделить главные приоритеты концепции:

– создание системы безотходного и цикличного обмена веществ и энергии, процессы которой аналогичны функции геосистемы;

– сведение экологической неустойки за вывод твердого стока на специально организованные площадки к нулевой отметке;

– возвращение в сельскохозяйственный (или иной оборот земель, предусмотренный законодательством) оборот земель, выведенных из-под иловых площадок за ненадобностью.

– выработка энергии из отходов жизнедеятельности, в виде электричества, тепла и удобрений, которая уменьшает себестоимость продукции жизнедеятельности и дает возможность оказаться от оплаты по услугам за канализационные стоки для населения;

– система ПЭКАП отражает концепцию чистой энергии, где выход энергии больше, чем энергия, необходимая для поддержания обратной связи, на выходе из системы.

Библиографическая ссылка

Казиев В.М., Кандохова Р.Р. Образ конструктивной схемы антропогенного круговорота веществ и энергии // Фундаментальные исследования. – 2018. – № 10. – С. 68-73;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=42282 (дата обращения: 19.02.2020).

Источник: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=42282

Book for ucheba
Добавить комментарий