Географический факультет МГУ Казахстанский филиал ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Географический факультет МГУ Казахстанский филиал ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Лекция 2 Взаимодействие человека с окружающей средой Астана 2014

БИОСФЕРА И ЕЕ КОМПОНЕНТЫ Биосфера (сфера жизни) включает все живое вещество планеты и среду его обитания. Автор понятия – Жан-Батист Ламарк (начало XIXв. ) / Э. Зюсс (1875). В. И. Вернадский (1863 -1945) – учение о биосфере как оболочке Земли, в пределах которой сосредоточено все живое. Наиболее активные вещества биосферы – первые 4 из перечисленных ниже:

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ БИОСФЕРЫ Энергетическая (аккумулирование зелеными растениями солнечной энергии в процессе фотосинтеза) Газовая (регулирование газового состава биосферы в процессах миграции и превращения газов) Концентрационная (накопление живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды, обусловливающее разницу в составе живого и косного в-ва) Деструктивная (вовлечение в биотический круговорот веществ, образовавшихся в результате разложения органики, разрушения горных пород и т. п. ; образование биокосных и биогенных в-в) Средообразующая (трансформаци я химических параметров среды в условия, благоприятные для существования организмов)

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ Большой геологический круговорот: около 12 км³ минерального в-ва выносится ежегодно в Мировой океан, что равносильно смыву 0. 08 мм со всей поверхности суши; компенсация смыва процессами геотектонических поднятий Малый биотический круговорот: скорость значительно выше, вовлечены все виды живых организмов. Темпы определяются интенсивностью потока солнечной радиации, химическим составом атмосферы и пр. факторами

Основные круговороты в природе: О 2, углерод, азот, фосфор, вода

Взаимоотношения организма и среды Экологические факторы среды обитания: 1/ абиотические (совокупность условий неорганической среды, влияющих на организм: климатические, химические, почвенные и орографические) 2/ биотические (совокупность влияния процессов жизнедеятельности одних организмов на другие) 3/ антропогенные

Воздействие окружающей среды (экологических факторов) на человека Положительные – все виды ресурсов и условий (природных благ), доступных для использования и обеспечения жизнедеятельности Отрицательные – природные условия, процессы и явления, создающие опасность для жизни и здоровья человека, определяют риск в отношении рукотворных сооружений или наносят ущерб в связи с разрушением среды или ее компонентов

Расположение атомных станций и сейсмоопасных зон мира Карта сейсмоопасных районов России

Дефицитное и избыточное содержание (10ˉ⁴%) некоторых элементов в почвах Хим. элемент (по В. В. Гавриленко, 1993; В. В. Ковальский, 1974) Дефицитные уровни Содержание Возможные заболевания Mn <400 Co <7 Cu <15 Zn <30 Нарушение ферментативных функций, заболевания кожной и эндокринной систем Анемия, эндемический зоб Избыточные уровни Содержание Возможные заболевания >1500 Нарушения ферментативной функции, заболевания костной, нервной, сердечно-сосудистой систем >30 Угнетение синтеза витамина В 12, заболевания эндокринной, пищеварительной, кровеносной, нервной систем Анемия, заболевания костной системы >60 Поражения почвенной микрофлоры, хлороз растений, заболевания печени, почек Карликовый рост животных и растений >70 Угнетение окислительных процессов, уменьшение содержания кальция в костях

Антропогенное воздействие БИОТА Видовое разнообразие ВНЕШНЯЯ СРЕДА Биопродуктивность Химический состав Постоянный фон Механизм антропогенного воздействия (по Ю. И. Скурлатову и др. , 1994) Физические параметры Переменная составляющая

Рост техносферы и потери биосферы в ХХ веке (по Т. А. Акимовой и В. В. Хаскину, 2001) Показатель Начало века Конец века Валовой мировой продукт, млрд. долл. /год 60 25 000 Энергетическая мощность техносферы, ТВт 1 14 Численность населения, млрд. чел. 1. 6 6. 0 Потребление пресной воды, км³/год 360 5 000 1 12 57. 5 49. 0 Рост площади пустынь, млн. км² - 1. 7 Сокращение числа видов, % - 20 Площадь суши, занятая техносферой, % 17 30 Риск техногенных поражений людей, % 0. 5 2. 5 Потребление первичной продукции биоты, % Площадь лесов, млн. км²

Подход к комплексной оценке антропогенных воздействий на основе коэффициента (К) антропогенного давления 1/ для оценки техносферы – на основе показателя энергопотребления 2/ для оценки антропосферы – на основе показателя плотности населения

Особенность современного потребления энергии – неравномерность распределениядля жителей разных стран и регионов мира Норвегия – 24. 8 тыс. к. Вт·ч энергии в год/чел. Россия – 5 тыс. к. Вт·ч в год/чел. Индия – 100 к. Вт·ч в год/чел. Коэффициент антропогенного давления (К) Энергопотребление на ед. стране Sв 　 К = ----------------------------Среднемировое потребление

Коэффициенты антропогенного давления (К) и доли сохранившихся естественных территорий (по В. В. Дмитриеву, Т. Г. Фрумину, 2004) Страна Коэффициент (К) Доля, % Нидерланды 42 19 16 4 3. 4 1. 2 1. 1 1. 0 0. 7 1 0 0 4 2 20 1 45 39 Германия (ФРГ) Япония Корея США Мексика Китай Индия Россия Мир

Сущность стратегий человечества по отношению к окружающей сре Освоения Выживания Стратегия Условия зарождения Время возникновения Присваивающий характер Низкий уровень антропогенных Ранний палеолит; хозяйства; низкий уровень воздействий; адаптация к в настоящее развития орудий труда; низкая природным воздействиям; время – племена плотность населения; высокая преклонение перед природой, Амазонии, Новой степень зависимости от боязнь природных стихий; Гвинеи, природных условий и ресурсов накопление эмпирических некоторые экологических знаний народы Крайнего Севера Производящий характер хоз-ва (преимущественно с/х), достаточный уровень развития орудий труда и средств передвижения; перенаселенность отдельных районов; нехватка ряда ресурсов (обычно пищевых); относительная независимость от природных условий и ресурсов Основные признаки Локальные экологические кризисы; сильное антропогенное воздействие на отдельные компоненты геосистем (почвы, растительность); стремление к освоению новых территорий и ресурсов; развитие естествознания (преимущественно описательного характера) 1 тыс. до н. э. – Древние Финикия и Греция; в настоящее время – в районах нового освоения

Сущность стратегий человечества по отношению к окружающей сре Основные признаки Время возникновения Преобразования Условия зарождения Производящий характер Стремление к преобразованию производства (преимущественно неблагоприятных природных промышленного), высокий условий и ландшафтов, уровень развития орудий труда; покорению природы; перенаселенность отдельных региональные экологические регионов; нехватка ряда кризисы; развитие ресурсов; возможность влияния прикладных отраслей науки; на природные условия технократический характер развития человечества Конец XIX – начало XX в. (элементы еще в Древнем Риме); в настоящее время – во многих странах Гармонизации Стратегия Производящий характер производства (современное промышленное и с/х), современные орудия труда; перенаселенность планеты в целом; нехватка многих жизненно важных ресурсов (обычно пищевых); вероятность глобальных антропогенных изменений окружающей среды С 70 -х гг. XX в. – постепенное распространение в качестве господствующей идеологии Стремление к гармонии с ОС; глобальный экологический кризис№; интеграция и гуманизация наук; господство биосферной и ноосферной концепций; приоритет экологической этики, экологического просвещения и образования населения

Эволюция гуманитарно-экологических идей и смена экологических стратегий Сопоставление антропоцентрических и экоцентрических ценностных установок Антропоцентрические ценности Экоцентрические ценности Мир создан для человека. Человек – часть природы. Человек есть мера всех Мера вещей – универсальность вещей. жизни. Мера природы – польза для Универсальная ценность природы человека. и культуры. «Голый» технократический Экологическая целесообразность – инженерный расчет, сохранение экологического экономическая выгода. равновесия в природе. Культ потребления – Согласование потребностей с безудержный рост возможностями природы (мерой потребностей устойчивости природы)

ПЕРЕХОД В НОВОЕ ЭВОЛЮЦИОННОЕ СОСТОЯНИЕ – НООСФЕРУ ВОЗМОЖЕН ЛИШЬ ПРИ СОХРАНЕНИИ ЦИКЛОВ ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГИИ, СЛОЖИВШИХСЯ В БИОСФЕРЕ. В. И. ВЕРНАДСКИЙ

Антропогенное воздействие Воздействие человека (антропогенное воздействие) – преднамеренное или непреднамеренное, прямое или опосредованное влияние его производственной и непроизводственной деятельности на свойства природных систем

Прямое воздействие - как преднамеренное, так и непреднамеренное Косвенное воздействие – чаще непреднамеренное, возникающее в результате вторичных реакций природных систем на прямые воздействия, цепных реакций (например, активизация экзогенных процессов после создания водохранилищ, образование вторичных загрязняющих веществ в результате реакций между первичными). Продолжение – лекция 3 «Антропогенное воздействие на среду»

Экологическое ранжирование основных видов использования территорий и акваторий по степени антропогенного использования Территории Акватории 0. Неиспользуемые земли (включая резервные леса) 0. Неиспользуемые 1. Земли, используемые как естественные угодья 1. 1. Природоохранные (заповедники, заказники, защитные леса и т. п. ) 1. 2. Охотничье-промысловые угодья 1. 3. Пастбищные угодья (естественные, отгонные) 1. 4. Лесопромышленные (разрабатываемые леса) 1. 5. Природно-рекреационные (НП, памятники природы и т. п. ) 1. Используемые в естественном виде 1. 1. Природоохранные 1. 2. Рекреационные 1. 3. Морской промысел 2. Возделываемые земли 2. 1. Выгоны и сенокосы (ближние, улучшенные) 2. 2. Многолетние культурные насаждения (парки, сады, лесопосадки) 2. 3. Пахотные земли (богарные) 2. 4. Возделываемые земли с осушительными системами 2. 5. Возделываемые земли с оросительными системами 2. Водохозяйственные 2. 1. Марикультура, аквакультура 2. 2. Водохранилища 2. 3. Каналы

Экологическое ранжирование основных видов использования территорий и акваторий по степени антропогенного использования (продолжение) Территории Акватории 3. Застроенные земли - ТЕХНОСФЕРА 3. 1. Гидротехнические сооружения (рыбохозяйственные водохранилища, ГЭС с водохранилищами и т. п. ) 3. 2. Основные транспортные коридоры (железные и автомобильные дороги, трубопроводы) 3. 3. Пригородная и сельская усадебная застройка 3. 4. Непромышленные и малопромышленные города (с преобладанием жилой застройки и небольшими промпредприятиями) 3. 5. Ареалы разработок минерального сырья – промузлы IV типа 3. 6. Индустриальные города – промузлы III типа 3. 7. Индустриальные города – промузлы II типа 3. 8. Индустриальные города – промузлы I типа 3. 9. Промплощадки АЭС, зоны размещения предприятий и полигонов 3. Производственного использования 3. 1. Транспортного 3. 1. 1. Морские рейды 3. 1. 2. Транспортные коридоры 3. 1. 3. Глубоководные судоводы 3. 1. 4. Трубопроводы 3. 2. Добыча минерального сырья 3. 2. 1. Соляные промыслы 3. 2. 2. Добыча стройматериалов 3. 2. 3. Добыча руд металлов 3. 2. 4. Добыча нефти и газа 3. 3. Акватории портов с техническими сооружениями 3. 4. Свалки и захоронения 3. 4. 1. Боеприпасов 3. 4. 2. Токсичных веществ 3. 4. 3. Радиоактивных веществ По: Рудский, Стурман «Основы природопользования»

3 класса антропогенных воздействий: 1/ эмиссионные воздействия – все виды выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в геосферу; 2/ фоново-параметрические воздействия – изменения параметров физических полей (тепловых, радиационных, электромагнитных, акустических); 3/ ландшафтно-деструктивные воздействия, целенаправленно или непреднамеренно изменяющие ландшафты: вырубка лесов, исчезновение биологических видов, урбанизация, создание агроценозов на местественных биоценозов и др.

Классификация воздействий для прикладных исследований: Ø изъятие вещества и энергии; Ø привнос отходов производства, других веществ, энергии; Ø перераспределение вещества и энергии в природных системах; Ø привнесение в природу технических и техногенных объектов

Масштабы воздействия Ежегодно из биосферы извлекается: ~ 100 млрд. тонн ископаемых ресурсов ~ 800 тонн металлов Ежегодно в биосферу поступает: ~ 17. 4 млрд. тонн твердых отходов ~ 500 млрд. м³ жидких стоков Всего – порядка 100 тыс. наименований хим. веществ Среди них: Железо – 50 млн. т Синтетические материалы – 60 млн. т Минеральные удобрения – 500 млн. т Пестициды – 5 млн. т

Естественные и техногенные потоки некоторых элементов в современной биосфере (млн. т/г): Металл Континентальный сток Атмосф. перенос Биологич. круговорот Техногенные потоки раствор взвеси аэрозоли На суше В океане Fe 0. 25 705 65 34 32 ? Mn 0. 37 43 4 41 6 12 V 0. 033 2. 7 0. 25 2. 6 0. 4 ? Cr 0. 037 2. 1 0. 19 0. 31 0. 28 2. 4 Ni 0. 074 1. 9 0. 18 0. 35 2. 9 0. 76 Zn 0. 74 1. 6 0. 15 8. 6 10 4. 5 Cu 0. 26 1. 2 0. 11 1. 7 16 7. 4 Pb 0. 037 0. 41 0. 038 0. 43 0. 4 Hg 0. 0026 0. 008 0. 00076 0. 0021 0. 0024 0. 007 Cd 0. 0074 0. 0061 0. 00057 0. 00086 0. 032 0. 007

Загрязнение - привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических, информационных агентов, или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня концентрации, приводящее к негативным последствиям (Реймерс Н. Ф. Природопользование, 1990).

Виды загрязнений (по происхождению) Естественное Антропогенное

Естественное загрязнение – последствия извержений вулканов, пыльных бурь; естественные изменения характеристик среды (изменение состава воздуха, мутности воды и т. п. ). Антропогенное загрязнение – промышленное, сельскохозяйственное, транспортное, военное, бытовое.

Виды загрязнений Физическое Химическое Виды загрязнений (по составу) Биологическое Геологогеоморфологическое

Промышленные загрязнения окружающей среды Материальные (химические) Выбросы в атмосферу Сточные воды Энергетические (физические) Тепловые выбросы Шум, вибрация, ультразвук Электромагнитные поля Световые, инфракрасные Твердые отходы Лазерные излучения Ионизирующие излучения

Химическое загрязнение v увеличение количества химических компонентов определенной среды, а также проникновение (внедрение) в нее химических в-в в концентрациях, превышающих норму или не свойственных ей В настоящее время в природной среде содержится от 7 до 8. 6 млн. химических в-в, список которых ежегодно увеличивается на 250 тыс. Среди них наиболее опасны: бензол, асбест, бенз-а-пирен, пестициды (ДДТ, линдан и др. ) тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий), красители и пищевые добавки

Химическое загрязнение Загрязнители, выбрасываемые всеми техногенными источниками в атмосферу Земли (1990 -е гг. ) Загрязнители Масса, млн. т / год Твердые частицы дыма и промышленная пыль 580 Окислы углерода 360 Летучие углеводороды и другая органика 320 Окислы серы 160 Окислы азота 110 Соединения фосфора 18 Сероводород 10 Аммиак 8 Хлор 1 Фтористый водород 1

Химическое загрязнение v аэрозольные загрязнения – аэродисперсные (коллоидные*) системы, в которых неопределенно долгое время могут находиться во взвешенном состоянии твердые частицы (пыль) и капли жидкости v по происхождению делятся на естественные и искусственные Естественные аэрозоли поступают в тропосферу при извержениях вулканов, сгорании метеоритов, возникновении пылевых бурь, лесных и степных пожарах Источники искусственных аэрозолей – ТЭС, обогатительные фабрики, металлургические, цементные и пр. заводы * Коллоиды – взвеси (напр. , жидкости или твердые частицы в газе – дым, туман и пр. )

Химическое загрязнение Загрязнители Естественные источники Частицы почвы и горных пород (ветровая эрозия) Зола от лесных пожаров и сжигания с/х отходов Морская пыль Вулканическая пыль Сульфаты Нитраты Углеродные соединения растительного происхождения ИТОГО по естественным источникам Искусственные источники Частицы в составе промышленных выбросов Сульфаты Нитраты Углеродные соединения ИТОГО по искусственным источникам ВСЕГО Масса, млн. т / год 100 -500 3 -150 300 20 -150 130 -200 60 -430 75 -200 770 -2200 10 -90 130 -200 30 -35 15 -90 185 -415 960 -2615

Химическое загрязнение Некоторые характеристики аэрозолей v аэрозоли, содержащие частицы менее 5. 0 мкм называются дымом, а мельчайшие – туманом v разновидность тумана – смог, многокомпонентная смесь газов и аэрозольных частиц менее 1. 0 мкм v условия возникновения смога: высокая концентрация оксидов азота, углеводородов и других загрязнений, интенсивная солнечная радиация и безветрие v смог ослабляет солнечное излучение, приводит к понижению температуры, вызывает недостаток витамина Д 3, повышает риск распространения инфекций, аллергий и т. д.

v Геолого-геоморфологическое загрязнение: образование новых или изменение свойств и характеристик горных пород и геологических структур, форм рельефа, процессов морфо- и литогенеза v Возможны и другие например, визуальное виды загрязнений,

Виды загрязнений Глобальное Виды загрязнений (по масштабам проявления) Региональное Локальное Точечное

Виды загрязнений Атмосферное Виды загрязнений (по характеру локализации) Поверхностных и подземных вод Почв, грунтов и недр

Факторы устойчивости среды v инертность – способность сохранять исходное состояние в течение некоторого времени v пластичность – способность переходить из одного состояния в другое, сохраняя при этом внутренние связи v восстанавливаемость – способность возвращаться в исходное состояние после прекращения воздействия