Лекция 2. ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ (В СИСТЕМЕ ТЕХНОСФЕРА – АТМОСФЕРА – ЛИТОСФЕРА – ГИДРОСФЕРА) Характеристика загрязнений

2. Природная среда как система. Атмосфера, гидросфера, литосфера. Состав, роль в биосфере

Лекция 2. ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ (В СИСТЕМЕ ТЕХНОСФЕРА - АТМОСФЕРА - ЛИТОСФЕРА - ГИДРОСФЕРА) Характеристика загрязнений

Под системойпонимается некая мыслимая или реальнаясовокупность частей со связями междуними.

Природная среда– то системное целое, состоящее изразличных функционально связанных ииерархически соподчиненных экосистем,объединенных в биосферу. В рамках этойсистемы происходит глобальный обменвеществом и энергией между всеми еесоставляющими. Этот обмен реализуетсяпутем изменения физических и химическихсвойств атмосферы, гидросферы, литосферы.

Любая экосистема основана на единствеживого и неживого вещества, котороепроявляется в использовании элементовнеживой природы, из которых благодарясолнечной энергии синтезируютсяорганические вещества. Одновременно спроцессом их создания происходит процесспотребления и разложения на исходныенеорганические соединения, чтообеспечивает внешний и внутреннийкруговорот веществ и энергии.

Этотмеханизм действует во всех основныхсоставляющих биосферы, что являетсяосновным условием устойчивого развитиялюбой экосистемы. Природная среда каксистема развивается благодаря этомувзаимодействию, поэтому изолированноеразвитие составляющих природной средыневозможно.

Но различные компонентыприродной среды обладают отличными,только им присущими особенностями, чтопозволяет их выделить и исследовать поотдельности.

Атмосфера.

Это газовая оболочкаЗемли, состоящая из смеси различныхгазов, паров и пыли. Она имеет четковыраженное слоистое строение. Самыйблизкий слой к поверхности Землиназывается тропосферой (высота от 8 до18 км). Далее на высоте до 40 км расположенслой стратосферы, а на высоте более 50км – мезосфера, выше которой расположенатермосфера, не имеющая определеннойверхней границы.

Состав атмосферыЗемли: азот 78%, кислород 21%, аргон 0, 9%,пары воды 0,2 – 2,6%, диоксид углерода0,034%, неон, гелий, оксиды азота, озон,криптон, метан, водород.

Экологическиефункции атмосферы:

  1. Защитная функция (от метеоритов, космических излучений).

  2. Терморегулирующая (в атмосфере имеется углекислый газ, вода, которые повышают температуру атмосферы). Средняя температура на земле 15 градусов, если бы не было углекислого газа и воды, то температура на земле была бы на 30 градусов ниже.

  3. В атмосфере формируется погода и климат.

  4. Атмосфера является средой обитания, т.к. она обладает жизнеобеспечивающей функциями.

  5. атмосфера слабо поглощает слабую коротковолновую радиацию, но задерживает длинноволновое (ИК) тепловое излучение земной поверхности, что уменьшает теплоотдачу Земли и повышает ее температуру;

Атмосфера имеетряд присущих только ей особенностей:высокая подвижность, изменчивостьсоставляющих ее компонентов, своеобразиемолекулярных реакций.

Гидросфера.

Это водная оболочкаЗемли. Представляет собой совокупностьокеанов, морей, озер, рек, прудов, болот,подземных вод, ледников и водяного параатмосферы.

Роль воды:

  • является составляющей живых организмов; живые организмы не могут длительное время обходиться без воды;
  • влияет на состав в приземном слое атмосферы – поставляет в нее кислород, регулирует содержание углекислого газа;
  • влияет на климат: вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому, нагреваясь за день, ночью остывает медленнее, что делает климат более мягким и влажным;
  • в воде протекают химические реакции, которые обеспечивают химическую очистку биосферы и производство биомассы;
  • круговорот воды увязывает воедино все части биосферы, образуя замкнутую систему. В результате него происходит накопление, очистка и перераспределение планетарного запаса воды;
  • испаряющаяся с поверхности земли вода образует атмосферные воды в виде водяного пара (парниковый газ).

Литосфера.

Это верхняя твердаяоболочка Земли, включает в себя земнуюкору и верхнюю мантию Земли. Мощностьлитосферы от 5 до 200 км. Литосферахарактеризуется площадью, рельефом,почвенным покровом, растительностью,недрами и пространством для размещенияхозяйственной деятельности человека.

Литосферасостоит из двух частей: материнскойпороды ипочвенного покрова.Почвенныйпокров обладаетуникальным свойством – пло­дородием,т.е.

способностью обеспечивать питаниерастений и их биологическуюпродуктивность. Это определяетнезаменимость по­чвыв сельскохозяйственном производстве.

Почвенныйпокров Земли является сложной сре­дой,содержащей твердые (минеральные), жидкие(почвенная влага) игазообразные компоненты.

Биохимическиепроцессы в почве определяют ее способностьк самоочищению, т.е. способность превращатьсложные органичес­киевещества в простые – неорганические.Самоочищение почвы эффективнеепроисходит в аэробных условиях. Приэтом различают дваэтапа: 1. Распад органических веществ(минерализация). 2. Синтезгумуса (гумификация).

Роль почвы:

  • основа всех наземных и пресноводных экосистем (как природных, так и техногенных).
  • Почва – основа питания растений обеспечивает биологическую продуктивность, т. е. это основа производства продуктов питания для человека и других бионтов.
  • Почва аккумулирует органическое вещество и различные химические элементы и энергию.
  • Круговороты не возможны без почвы – она регулирует все потоки вещества в биосфере.
  • Почва регулирует состав атмосферы и гидросферы.
  • Почва – это биологический поглотитель, разрушитель и нейтрализатор различных загрязнений. В почве содержится половина всех известных микроорганизмов. При разрушении почвы сложившееся в биосфере функционирование необратимо нарушается, т. е. роль почвы колоссальна. Т. к. почва стала объектом промышленной деятельности, то это породило значительное изменение состояния земельных ресурсов. Эти изменения не всегда положительны.

Источник: https://studfile.net/preview/2674032/page:2/

Загрязнение атмосферы, гидросферы, литосферы

Лекция 2. ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ (В СИСТЕМЕ ТЕХНОСФЕРА - АТМОСФЕРА - ЛИТОСФЕРА - ГИДРОСФЕРА) Характеристика загрязнений

Загрязнение – неблагоприятное изменение окружения, являющегося побочным результатом деятельности человека, привнесение в среду новых, не характерных для нее физических, химических или биологических компонентов или превышение естественного многолетнего содержания этих компонентов.

Атмосфера, гидросфера и литосфера – объекты загрязнения. Осваивание природных ресурсов, строительные и горные работы, производство минеральных удобрений и последующее их использование в с/х, развитие химической промышленности – все это оказывает вредное влияние на биосферу в целом.

Ни один ее компонент, как правило, не остается незатронутым.

Например, использование в с/х пестицидов одновременно влияет на состояние гидросферы (пестициды токсичны для ракообразных, убивают рыбу и организмы, служащие кормом для рыб; многие являются канцерогенами) и литосферы: пестициды с трудом подвергаются разрушению, накапливаются в почве и загрязняют ее, что приводит к гибели не только вредных, но и полезных для почвы живых организмов (дождевые черви). Работа промышленных предприятий отражается на состоянии как атмосферы (углекислый газ – парниковый эффект и глобальное потепление; сернистый газ – вызывает обострение респираторных заболеваний), так и гидросферы (сброс сточных вод загрязняет водоемы: вода становится непригодной для питья и жизни гидрофауны). Очень опасны для биосферы кислотные дожди — осадки, кислотность которых выше нормальной; связаны с выбросами в атмосферу сернистого и углекислого газа, сероводорода, окисла азота. Антропогенный источник SO2 – сжигание ископаемого топлива. Негативное воздействие: подкисление озер и рек, деградация лесов, вымывание биогенов из почвы, влияние на людей и изделия.

Загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы приводит к нежелательным потерям вещества, энергии, труда; необратимому разрушению отдельных экосистем и биосферы в целом; потере плодородных земель, снижению продуктивности экосистем и биосферы.

Удовлетворение бесчисленных запросов современного человека вступает в острый конфликт с первоосновой потребностей каждого – сохранением здоровой среды обитания. Трудности, порождаемые развитием цивилизации, растущая деградация природной среды и ухудшение условий жизни людей порождает необходимость действовать, искать новые концепции общественного развития.

Безотходное производство

Производство, в котором полностью используются не только основные сырьевые ресурсы, но и попутно получаемые отходы производства, в результате чего снижается расход сырья и сводится к минимуму загрязнение окружающей среды. Безотходное производство может использовать отходы собственного производственного процесса, и отходы других производств.

Согласно представлениям Д. И. Менделеева (1885), мерой совершенства производства является количество отходов. С развитием науки и техники каждое производство все более приближается к безотходному.

Понятие безотходное производство не следует воспринимать абсолютно, т.е. было бы ошибочным полагать, что может быть производство без отходов. Представить себе полностью безотходное производство просто невозможно, ибо такого нет и в природе.

Несомненно, что создание безотходных производств — достаточно сложный и длительный процесс, требующий системы взаимосвязанных технологических, экономических, организационных. Психологических и других задач. Промежуточный его этап — малоотходное производство.

Под малоотходным понимается такой способ производства продукции, при котором вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарно — гигиеническими нормами. В малоотходных производствах выбросы вредных веществ не превышают ПДК, а также уровня, при котором предотвращаются необратимые экологические изменения

Концепция безотходного производства предусматривает необходимость включения в цикл использования сырьевых ресурсов сферу потребления.

Другими словами, продукция после физического или морального износа должна возвращаться в сферу производства.

Таким образом, безотходное производство представляет собой практически замкнутую систему, организованную по аналогии с природными экологическими системами, в основе функционирования которых лежит биогеохимический круговорот вещества.

Важнейшей составной частью концепции безотходного производства являются также понятия нормального функционирования окружающей среды и ущерба, наносимого ей отрицательным антропогенным воздействием. Концепция безотходного производства подчеркивает, что оно, неизбежно воздействуя на окружающую среду, не нарушает ее нормального функционирования.

Таким образом, назрела необходимость перехода к принципиально новой форме связи — к замкнутым системам производства, предполагающим возможно большую встроенность производственных процессов во всеобщий круговорот вещества в природе.

При замкнутой системе производство строится, опираясь на следующие фундаментальные принципы:

1. возможно более полное использование исходного природного вещества;

2. возможно более полное использование отходов (регенерация отходов и превращение их в исходное сырье для последующих ступеней производства);

3. создание конечных продуктов производства с такими свойствами, чтобы используемые отходы производства и потребления могли быть ассимилированы экологическими системами.

В создании безотходной технологии определились следующие четыре принципа:

1. разработка и внедрение различных бессточных технологических схем и водооборотных циклов на базе эффективных методов очистки (например, в гальваническом производстве);

2. разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов, исключающих образование любых видов отходов;

3. создание территориально-промышленных комплексов, т.е. экономических районов, в которых реализована замкнутая система материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса;

4. широкое использование отходов в качестве вторичных материальных и энергетических ресурсов.

Анализ существующей ситуации, расчеты и прогнозы на будущее убедительно показывают, что реализация безотходных производств во всех отраслях промышленности возможна при условии активного использования достижений науки и техники, и в первую очередь химической технологии.

41.Экологический мониторинг его цели, задачи, классификация

Экологический мониторинг – информационная система наблюдений,

оценки и прогноза состояния окружающей среды.

Цели экомониторинга:

1. Постоянная оценка комфортности условий среды обитания человека и других биообъектов;

2. Предоставление информации составляющей для целей моделирования, прогнозирования и принятия решений наблюдений.

Задачи мониторинга:

1. Организация системы сбора и обработки данных наблюдений;

2. Обеспечение достоверности и сопоставимости данных наблюдений;

3. Организация хранения данных экологических баз;

4. Оценка и прогноз состояния окружающей среды;

5. Информационное обеспечение органов власти и населения о состоянии окружающей среды.



Источник: https://infopedia.su/17x5681.html

Лекция 1 – Понятие о техногенном загрязнении биосферы. Типы загрязнений

Лекция 2. ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ (В СИСТЕМЕ ТЕХНОСФЕРА - АТМОСФЕРА - ЛИТОСФЕРА - ГИДРОСФЕРА) Характеристика загрязнений

По отношению к человечеству биосфера Земли выполняет две важнейшие защитные функции:

– обеспечивает биопродуктивные процессы – снабжает людей биологически доступной энергией в виде пищи;

– создает благоприятные условия среды – температурный, газовый, водный режимы, к которым адаптирован вид ГОМО САПИЕНС.

Способность биосферы успешно реализовывать и длительно поддерживать этот механизм определяется ее устойчивостью. Пригодная для жизни устойчивая среда в биосфере может поддерживаться только при строго сбалансированных внутренних потоках энергии, вещества и информации.

Нарушение этих системообразующих связей может вызвать нарушение структуры биосферы и повлечь за собой деградацию природной среды.

В последние годы слишком интенсивное, резкое воздействие на природные компоненты, вызывают в биосфере побочные отрицательные эффекты, которые выражаются :

1) в истощении природных ресурсов;

2) в загрязнении окружающей природной среды;

3) в нарушении природных биогеохимических циклов;

4) в разрушении природных экосистем и замене их менее продуктивными и менее устойчивыми антропогенными системами.

Загрязнением биосферы (природной среды) называется любое внесение в экосистему несвойственных ей биотических и абиотических компонентов или структурных изменений, прерывающих потоки вещества и энергии, в результате чего экосистема разрушается и снижается ее продуктивность.

Источники загрязнения биосферы могут быть естественными и техногенными. К естественным источникам относят вулканизм, водную и ветряную эрозию почвы, природные пожары и др.

Техногенные источники – это объекты хозяйственной деятельности (промышленные предприятия, транспорт, с/х, объекты энергетики).

Техногенное загрязнение по масштабам сопоставимо с естественным, а по токсичности – превышает его.

В зависимости от масштабов загрязнение может быть глобальным, региональным и локальным, что в свою очередь определяется соотношением двух факторов – мощности источника загрязнения и свойств среды, в которую это загрязнение поступает.

Техногенное загрязнение среды обуславливает значительную часть природоемкости техносферы и приводит к деградации экологических систем, глобальным климатическим и геохимическим изменениям, к региональным и локальным экологическим бедствиям, поражением людей.

Среди слагаемых современного экологического кризиса наибольшее внимание привлекают четыре компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты особо токсичными веществами, радиация и так называемые озоновые дыры. Все они связаны с техногенными эмиссиями и воздействиями.

Современные глобальные экологические проблемы возникли на почве столкновения между техносферой и биосферой, столкновение, в котором техносфера играет активную, агрессивную роль, Т.е. это процесс конкурентного вытеснения биосферы техносферой.

Поскольку техносфера и биосфера находятся в постоянном взаимодействии, их сумму можно представить как единую систему – экосферу. Но именно человечество, ресурсы и продукты его производства и потребления оказывают серьезное влияние на материал и процессы экосферы, вмешиваются в природный круговорот, изменяя его сбалансированность и гармоничность. В связи с тем, что все геооболочки взаимосвязаны вещественными потоками, загрязнение, как правило, не локализуется в какой-либо одной из них.

Рис. Графическая модель потоков техногенного вещества в биосфере

В зависимости от характера вызываемых в природной бреде изменений загрязнения делятся на:

– физические – изменение физических параметров среды;

– химические – изменение химического состава среды;

– биологические – изменение видовой структуры биоценозов.

К физическому относят тепловое, световое, шумовое, ультразвуковое и др. загрязнения.

Химическое загрязнение обусловлено миграциями химических элементов, большинство которых возвращается в природный круговорот в необычных, несвойственных биосфере формах. Особую опасность представляют искусственно созданные органические соединения (ксенобиотики).

По своему токсическому действию загрязняющие вещества делятся на:

Общесоматические (оксид углерода, соединения свинца, ртути, мышьяка, др.);

Раздражающие (сернистый ангидрид, аммиак, оксиды азота, озон, ацетон,др.);

Аллергеные(большинство красителей, лаки, и др.);

Канцерогенные(бенз(а)пирен, асбест, соединения никеля);

Мутагенные (соединения радия, урана, марганца, свинца).

Они могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии, загрязняя атмосферу, почву, и гидросферу.

Под биологическим загрязнением понимают изменение видовой структуры, путем интродукции несвойственных для данного биоценоза видов (колорадский жук, моллюск рапана и др.).

Массовое размножение микроорганизмов на антропогенных субстратах или техногенно измененных средах носит название микробиологического загрязнения. Это загрязнение может не только явиться причиной заболеваний людей и домашних животных, но и вызвать усиленную коррозию металлов.

К особому классу загрязнений относят деструктивное загрязнение – непреднамеренное структурное изменение ландшафтов, вызванное хозяйственной деятельностью (добыча полезных ископаемых открытым способом, строительство дорог, лесозаготовки и др.).

Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и число их по мере развития новых технологических процессов постоянно растет. В этом отношении «приоритет», как в локальном, так и в глобальном масштабе, учете отдают следующим, загрязняющим веществами;

– диоксиду серы (с учетом эффектов вымывания диоксида серы из атмосферы и попадания, образующихся серной кислоты и сульфатов на растительность, почвы и в водоемы);

– тяжелым металлам в первую очередь свинцы, кадмию и особенно ртути (с учетом цепочек ее миграции и превращения в высокотоксичную метилртуть);

– некоторым канцерогенным веществам, в частности бенз(а)пирену;

– нефти и нефтепродуктам в морях и океанах;

– хлорорганическим пестицидам (в сельских районах);

– оксиду углерода и оксидами азота (в городах).

Этот перечень должен быть дополнен радионуклидами и другими радиоактивными веществами, пагубные последствия которых для человеческой популяции и экосистем в полной мере проявились после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки и аварии на Чернобыльской АЭС. Следует упомянуть и диоксины – весьма опасное загрязняющее вещество из класса хлоруглеводородов.

Нейтрализацию возмущающих воздействий (загрязнений) в биосфере и ее компонентах за счет механизмов саморегулирования природных экосистем принято называть самоочищением биосферы. Сложный механизм самоочищения природной среды включает систему взаимосвязанных природных процессов:

· Механические (перемешивание, разбавление, оседание, перемешивание и др.);

· Химические (окисление, осаждение, нейтрализация, фотохимические процессы)

· Биохимические (разложение органических веществ микроорганизмами-деструкторами).

Важное место в механизме самоочищения биосферы занимают процессы, происходящие в атмосфере и гидросфере. Это обусловлено тем, что эти две геооболочки представляют собой сплошные подвижные среды, которые обеспечивают:

Кислород для дыхания, углекислый газ для фотосинтеза, воду для жизнедеятельности.

Стабильность и благоприятность для жизни климатических условий земли.

Геохимическую миграцию химических веществ в круговороте.

Быстрое распространение загрязняющих веществ на большие расстояния.

Активную химическую и биологическую трансформацию загрязняющих веществ.

Количественно мерой устойчивости биосферы к техногенным нагрузкам может служить ассимиляционный потенциал – предельная количественная характеристика загрязнения, которое может быть нейтрализовано за счет механизмов саморегулирования экосистем на данной территории или в биосфере в целом.

Если величина потока техногенного загрязнения не превышает ассимиляционный потенциал территории, то экосистемы легко справляется с переработкой загрязнения, и состояние природной среды не ухудшается.

Если же поток техногенного загрязнения превосходит регуляторные возможности экосистем, то загрязнение накапливается в них, в результате чего на данной территории наблюдается прогрессирующее ухудшение состояния природной среды.

Вокруг источника загрязнения (например, промышленного узла) формируется сфера влияния, размер которой зависит от многих факторов: объема промышленных выбросов, их химического состава, времени функционирования, характера почвенно-растительного покрова, рельефа, климата и др.

Проекция сферы влияния на поверхность земли определяет ареал воздействия (загрязнения), форма, которой в той или иной степени определяется рельефом и преимущественным направлением ветра в данной местности.

При распространении воздействия на территорию с относительно однородными природными свойствами ареал воздействия должен иметь правильную эллиптическую форму.

РИС.2 Схема внутреннего строения ареала влияния источника загрязнения: 1-источник загрязнения, 2-зона геоматического воздействия, 3-зона биотического воздействия, 4-зона геохимического воздействия.

Сфера воздействия технической системы на природную среду имеет сложное внутреннее строение и состоит из нескольких зон, выявляемых по степени изменения отдельных природных компонентов или структуры ландшафта в целом.

Наиболее удаленной от источника загрязнения является зона геохимического загрязнения.

Она занимает, как правило, большую площадь (для крупных предприятий и городов – несколько тысяч квадратных километров) и характеризуется повышенным относительно фона содержанием загрязняющих веществ.

Однако, так как уровень общего загрязнения в этой зоне не превышает ассимиляционный потенциал ландшафта, природные комплексы обеспечивают процессы самоочищения.

Зона биотического воздействия выделяется по трансформации биотических компонентов ландшафта (снижению видового разнообразия за счет выпадения наиболее чувствительных к загрязнению видов).

Зона геоматического воздействия (или импактная зона, или техногенная пустошь) характеризуется сильным загрязнением и структурной перестройкой природных комплексов: растительный покров нарушен, активно протекают ветровая и водная эрозия почвы, заболачивание, карст, оврагообразование и др. разрушительные процессы. Эта зона окаймляет промузел. Она формируется либо при малой устойчивости ландшафта (горные районы, зоны вечной мерзлоты и т.п.), либо при большой силе воздействия (химические, горнометаллургические производства).

Источник: https://studopedia.su/11_24110_lektsiya----ponyatie-o-tehnogennom-zagryaznenii-biosferi-tipi-zagryazneniy.html

Book for ucheba
Добавить комментарий