Лекция 3 Экологические проблемы современного общества Этапы

Лекция 3 Экологические проблемы современного общества

Этапы изменения биосферы человеком - воздействие человека на биосферу как обычного биологического вида - сверхинтенсивная охота без изменения экосистем - изменение экосистем через пастьбу, выжигание трав и т. п. - интенсификация влияния на природу путем распашки и широкой вырубки лесов - глобальное изменение биосферы

Воздействие человека на биосферу – 4 главные формы • изменение структуры земной поверхности • изменение состава биосферы, круговорота и баланса веществ • изменение энергетического баланса • изменения, вносимые в биоту

Противодействие природной среды на оказанное действие • Устойчивость среды (способность к самосохранению и регуляции) • Эластичность среды (способность изменять состояние и возвращаться к исходному) • Инерция среды (способность адсорбировать без изменения своего состояния чужеродные воздействия внешних факторов) • Допустимые пределы изменения среды

Параметры, характеризующие реакцию природной среды на воздействие • Возмущения в среде (временные случайные или периодические обратимые изменения ОС) • Загрязнения среды (накопление в ОС посторонних примесей, превышающих ее природную способность к самоочищению) • Аномалии в среде (локальные устойчивые количественные отклонения от фоновых значений состояния природной среды, связанные с местными особенностями))

Центры дестабилизации ОС • Североамериканский центр (естественные системы занимают менее 10% территории ) • Европейский центр (естественные системы занимают 1 -8% территории ) • Азиатский центр (естественные системы занимают менее 5% территории )

Центры стабилизации биосферы • • • Северный Евроазиатский центр Североамериканский центр Южноамериканский центр Австралийский центр Мировой океан с сохранившимися естественными системами

Демографические проблемы • • 1 миллиард — 1804 год 2 миллиарда — 1927 год 3 миллиарда — 1960 год 4 миллиарда — 1974 год 5 миллиардов — 7 июля 1987 года 6 миллиардов — 10 ноября 1999 года 7 миллиардов — 31 октября 2011 года

Динамика численности населения мира

Общая численность населения в 2011 году (млн. чел. ) • Китай 1 347. 62 • Индия 1 241. 53 • США 313. 14 • Индонезия 242. 35 • Бразилия 196. 76 • Пакистан 176. 77 • Нигерия 162. 58 • Бангладеш 150. 59 • Российская Федерация 142. 810 • Япония 126. 500

Прогноз численности мирового населения

Загрязнение окружающей среды - любое внесение в экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная экосистема разрушается или снижается ее продуктивность

Загрязнение ОС • Механическое • Химическое • Физическое • Биологическое

Классификация загрязнения экологических систем • Ингредиентное (минеральное, органическое) • Параметрическое (шумовое, тепловое, световое, радиационное, электромагнитное) • Биоценотическое (браконьерство, перепромысел, …. ) • Стациально-деструкционное (вырубка лесов, эрозия почв, пожары, дорожное строительство, …. )

Классификация загрязнения атмосферы Загрязнение воздуха естественное внеземное искусственное земное радиационное прочее морское руда жилища континентальное реактор транспорт взрывы промышленность аварии ТЭЦ сжигание

Классификация загрязняющих веществ • по организации отвода и контроля (организованные и неорганизованные) • по режиму отвода (непрерывные и периодические) • по температуре (нагретые и холодные) • по локализации (в основном, вспомогательном и подсобном производствах) • по признакам очистки

Источники загрязнения ОС • По назначению (технологические, вентиляционные) • По месту расположения (незатененные, наземные) • По геометрической форме (точечные, линейные) • По режиму работы (непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные) • По дальности распространения (внутриплощадочные и внеплощадочные)

Химические превращения веществ в атмосфере • Образование электронно-возбужденных молекул: А + hν А* • Дезактивация за счет флуоресценции: А* А + hν’ • Дезактивация за счет соударения с другими молекулами: А* +Q А + Q` • Диссоциация: А* В + С

Глобальные последствия загрязнения атмосферы • Кислотные осадки [SO 2 и NO 2] • Нарушение озонового слоя • Изменение климата ( «парниковый эффект» )

Кислотные осадки

Кислота [H+] Нейтра льная среда [H+]= [OH-] Щелочь [OH-] Повышение кислотности Повышение щелочности 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Водородный показатель p. H

Последствия выпадения кислотных осадков • Отрицательное влияние на деятельность ферментов, гормонов, белков, регулирующих метаболизм, рост и развитие • Выщелачивание Al и тяжелых металлов • Разрушение воскового покрова растительности • Разрушение известковых пород, что приводит к снижению буферной емкости экосистем • Разрушение зданий, сооружений, материалов (вследствие коррозии) и произведений искусства

Нарушение озонового слоя Земли Впервые – 1985 г. , Антарктида • Оксиды азота [NOx] • ХФУ [СFCl 3, CF 2 Cl 2, CF 3 B 2] • Оксиды водорода, пары воды • Метан

Механизм Чэпмана • Реакции образования озона: О 2 + hν → 2 О О 2 + O → О 3 Фотолиз молекулярного кислорода происходит в стратосфере под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 175— 200 нм и до 242 нм. • Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом: О 3 + hν → О 2 + О О 3 + O → 2 О 2

Разрушение озона • Азотный цикл (NOx): N 2 O + O → NO + NO О 3 + NO → NO 2 + О 2 NO 2 + О → NO + О 2 • Водородный цикл (HOx) : Н 2 O + O → OH + OH ОН + О 3 → НО 2 + О 2 НО 2 + О 3 →ОН + 2 О 2 • Хлорный цикл (Cl. Ox): CFCl 3 + hν → CFCl 2 + Cl Cl + O 3 → Cl. O + O 2 Cl. O + O → Cl + O 2

Последствия разрушения озонового экрана • Снижение концентрации О 3 ослабляет способность атмосферы защищать все живое от жесткого ультрафиолетового излучения : у человека - солнечные ожоги, катаракта, рак кожи, подавление иммунной системы; растения постепенно теряют способность к фотосинтезу; разрыв трофических цепей биоты водных экосистем (уничтожение планктона)

Парниковый эффект • углекислый газ (CO 2), • метан (СН 4)- в 21 раз • и веселящий газ или закись азота (N 2 O)-в 310 раз, • гексафторид серы (SF 6) в 23900 • галоуглероды в 140 -11700 раз • водяной пар (Н 2 О)

Последствия парникового эффекта • затопление прибрежных зон • большой объем работ по оборудованию новых береговых зон и защиты их от штормов • ослабление главной движущей силы циркуляции атмосферы и, следовательно, изменение распределения осадков • невозможность адаптации к новым климатическим условиям фауны и флоры, и, следовательно, возможность гибели как отдельных видов, так и целых экологических систем

Распространение загрязнений в атмосфере • Воздушные течения (мезо-, синоптического и глобального масштаба) • Турбулентный обмен • Захват примесей каплями облаков и туманов с последующим вымыванием осадками

Распространение загрязнений в водной среде • Из атмосферы (вымываются осадками) • Переносятся течениями • Переносятся гидробионтами