Главная страница
Навигация по странице:

  • Части системы

  • Озоновый слой биосферы.

  • Высокое разнообразие организмов в биосфере (биоло

  • Редуцентное звено биосферы.

  • Техногенная

    		•

    Окружающая среда. Окружающая среда и техногенные системы


    Скачать 76.39 Kb.
    НазваниеОкружающая среда и техногенные системы
    АнкорОкружающая среда
    Дата19.04.2023
    Размер76.39 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаokruzhaiushchaia_sreda_12820933 2.docx
    ТипДокументы
    #1073274
    страница1 из 3
      1   2   3



    ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И ТЕХНОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ

    Введение


    Существенная роль в обеспечении устойчивого развития че- ловечества принадлежит химической и экологической науке, особенно в создании новых безопасных производств, разработке методов минимизации отходов и их использования. Методы хи- мической технологии являются главными в обезвреживании и утилизации отходов как собственно химических производств, так и других отраслей промышленности, что обусловливает приори- тетную роль специалистов-экологов и специалистов-химиков при решении природоохранных проблем.

    В связи с этим основная задача дисциплины – получение и ос- воение студентами ключевых представлений и навыков, необхо- димых для решения проблем безопасного взаимодействия чело- века с природной средой.

    Целью курса является подготовка специалиста в области эко- логии и охраны природы, способного на основе оценки экологи- ческого риска прогнозировать последствия техногенного воздей- ствия на биосферу, минимизировать эти последствия, использо- вать принципы экологического природопользования для планирования мероприятий, способствующих устойчивому раз- витию общества.

    Пособие включает в себя следующие основные разделы: компоненты окружающей среды как системы, их взаимосвязь и функционирование; защитные механизмы окружающей среды и факторы, обеспечивающие ее устойчивость; естественные при- родные циклы и механизмы самоочищения биосферы; антропо- генные воздействия на окружающую среду, их масштаб и по- следствия; основные загрязнители окружающей среды; характер глобальных и локальных экологических проблем; способы уменьшения негативного воздействия антропогенных факторов на состояние атмосферы, гидросферы, почвы; причины, характер и масштабы чрезвычайных и аварийных ситуаций; основы теории опасности и риска, анализ риска, его оценка.


    1. Окружающая среда как система




      1. Понятие системы


    В настоящее время термин “окружающая среда” широко используется многими людьми, и средствами массовой информации. Каждый говорит о сохранении и защите окружающей среды. Регулярно проводятся встречи на международном уровне для обсуждения экологических проблем. За последние сто лет взаимоотношения между окружающей средой, социальными организациями и культурой обсуждались в социологии, антропологии и географии. Все это свидетельствует о растущей значимости окружающей среды. Кроме того, неоспоримым является тот факт, что жизнь связана с окружающей средой.


    Общественные науки взяли концепцию экологии из биологии. Экология – это отрасль биологии, которая изучает связь между живыми существами и окружающей их средой. На социологию большое влияние оказала биология. Социология также изучает взаимосвязь между человеком и окружающей средой посредством экологии. Область изучения экологии человека в социологии сосредоточена вокруг человека и окружающей его среды.


    Считается, что изучение экологии человека в области социологии начали Парк (1921 г.) и Берджесс (1925 г.). Существует тесная связь между человеком и окружающей средой. С одной стороны, человек рождается в окружающей среде и устанавливает с ней гармонию. С другой стороны, человек пытается контролировать свое окружение и менять его в соответствии с собственными требованиями. Следовательно, это требует понимания среды, частью которой является человек.


    Термин «окружающая среда» произошел от французского слова «environia», что означает окружение. Оно включает как абиотическую (физическую или неживую), так и биотическую (живую) среды. Слово среда представляет собой совокупность природных условий, благодаря которым возможна жизнь организмов. Окружающая среда и организмы являются двумя динамическими и сложными компонентами природы. Окружающая среда регулирует жизнь организмов, включая людей. Люди более энергично взаимодействуют с окружающей средой, чем другие живые существа. Обычно окружающая среда относится к материалам и силам, окружающим живой организм.


    Окружающая среда – это совокупность условий, которые окружают нас в данный момент времени и пространства. Она состоит из взаимодействующих физических, биологических и культурных элементов, которые взаимосвязаны как индивидуально, так и коллективно. Окружающая среда представляет собой совокупность условий, в которых организму приходится выживать или поддерживать свой жизненный процесс. Она влияет на рост и развитие живых форм.


    Роль окружающей среды сложно переоценить, ведь она представляет совокупность всех необходимых условий, которые нужны любому живому организму для питания, размножения, функционирования и т.д.


    Изменение окружающей среды – это изменения или нарушения, чаще всего вызываемые деятельностью человека и естественными экологическими процессами. Оно может включать в себя любое количество факторов, таких как стихийные бедствия, человеческое вмешательство или взаимодействие с животными. Изменения окружающей среды не только охватывают физические изменения, но включают также введение инвазивных видов, которые так или иначе влияют на другие организмы или изменяют среду обитания.


    Защита окружающей среды – это комплекс мероприятий, направленных на уменьшение негативного воздействия человечества на природу. Она должна проводится на различных уровнях, включая местный, государственный и международный, для обеспечения лучшего результата.


    Система – любая вещественно-энергетическая или концептуаль- ная совокупность взаимосвязанных составляющих элементов, объе- диненных прямыми и обратными связями в единое целое. Системой можно назвать также совокупность элементов, определенным об- разом связанных и взаимодействующих между собой; это любой объект, реальный или мыслимый, целостные свойства которого мо- гут быть представлены как результат взаимодействия образующих его частей.

    Части системы называют элементами системы. Элементы сис- темы могут быть физическими, химическими, биологическими или смешанными.

    Структуру системы определяет способ взаимодействия элемен- тов, и это взаимодействие приводит к возникновению новых свойств системы и ее характеристик.

    Отличительной чертой любой системы является наличие у нее входа и выхода, причем определенное изменение входной ве- личины влечет за собой некоторое изменение величины выход- ной.

    Зависимость выходной величины от входной определяется законом поведения системы. В идеальном случае этот закон может быть выражен математическим уравнением, имеющим аналитическое решение. Одно из этих свойств – иерархическая соподчиненность элементов.

    Любая природная или техногенная система является открытой, т.е. она обменивается с окружающей ее средой веществом и энергией. Пределы изменений на входе и выходе зависят от следующих пере- менных:

    1. размеров системы: чем она больше, тем меньше зависи- мость от внешних частей;

    2. интенсивности обмена: чем он интенсивнее, тем больше при- ток вещества и энергии и их отток;

    3. сбалансированности автотрофных и гетеротрофных процес- сов: чем больше нарушено равновесие, тем больше должен быть при- ток извне для его восстановления;

    4. стадии и степени развития системы: молодые системы отлича- ются от более зрелых и развитых систем.

    Отличительной чертой любой живой системы (от организма до биосферы в целом) является ее способность к самовосстанов- лению [3].

      1. Причины устойчивости биосферы как системы


    1. Магнитное поле Земли. Его силовые линии окружают Земной шар и образуют вокруг него магнитосферу, которая за- щищает все живые организмы от «солнечного ветра». Магнитное поле Земли – важный источник жизни, без которого она не смог- ла бы зародиться в прошлом, а также сохраниться и существовать в настоящем.

    2. Озоновый слой биосферы. Автотрофные организмы при- вели к появлению кислорода в атмосфере. Наполнение атмосфе- ры кислородом способствовало появлению в ней озона. Основное его количество сосредоточено в стратосфере на высоте 15–25 км (верхняя граница – до 45 км). Озон создает озоновый слой, ос- новная масса которого образуется в экваториальной зоне и рас- пространяется атмосферными течениями к полюсам. В различ- ных широтах озоновый слой располагается на разных высотах: в полярных районах – на высоте 20 км; в тропиках – 25–26 км; в умеренных широтах – на высоте 23 км. Общее количество озона составляет примерно 3,3 млрд. т; 85–90% его находится в страто- сфере, остальные – в тропосфере. Если гипотетически сжать слой озона при давлении 1,0 атм. и равномерно распределить над по- верхностью Земли, то получится слой толщиной около 3 мм.

    Озон практически полностью поглощает поток ультрафиоле- тового излучения (УФ) Солнца с длиной волны 200–280 нм и 90% излучения с длиной волны 280–320 нм. Озоновый слой является защитой всего живого от жесткого излучения Солнца, а также яв- ляется регулятором температуры атмосферы. Максимальный на-

    грев приходится на слой, находящийся на высоте 40–45 км в вы- соких широтах весной и летом.

    Кроме этого, озоновый слой интенсивно поглощает инфра- красное излучение в середине «окна прозрачности» с длиной волны 8–13 мкм, где не работают в качестве поглотителя этого излучения пары воды.

    1. Высокое разнообразие организмов в биосфере (биоло- гическое разнообразие) – это все виды животных, растений и микроорганизмов, а также экологические системы и процессы, частью которых они являются.

    Стабильность биосферы в значительной степени основывается на большом разнообразии всех живущих в ней существ. Отдельные их группы выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и энергии, а также связывают биогенные и абио- генные процессы, согласовывают циклы отдельных элементов. Биосфера рассматривается как сложная экосистема, работающая в стационарном режиме. Каждый вид организмов занимает в ней ис- торически сложившееся место, выполняет свои устоявшиеся функ- ции, связан с другими видами и со средой обитания.

    1. Редуцентное звено биосферы. Ткани и органы отмерших растений и животных под действием редуцентов подвергаются деструкции (разложению). Вещества и элементы, которые входи- ли в состав живых существ, вновь становятся доступными для повторного усвоения.

    Существуют три основных пути возвращения питательных веществ в новые циклы поглощения.

    Первый путь соответствует пищевой цепи пастбищного типа. Второйпутьхарактерен для степей, лесов умеренной зоны и других сообществ, в которых основной поток энергии идет через

    детритную пищевую цепь.

    Третий путь – прямая передача питательных веществ от рас- тения к растению симбиотическими организмами.

    Важным свойством биосферы является участие её живых компонентов в разложении остатков растительной биомассы (ми- нерализация). В результате освобождаются химические элемен- ты, которые были связаны в растительной органике. Благодаря

    этому химические элементы вновь вовлекаются в круговорот ве- ществ, предотвращая истощение ресурсов питания растений.

    Деструкция – это процесс, в котором участвует вся биота (живые системы) совместно с абиотическими факторами среды. В процессе разложения участвуют беспозвоночные, грибы, бакте- рии. Все они и составляют редуцентноезвено биосферы.

    В природной среде существует динамическое равновесие, ко- торое описывается принципом Ле Шателье – Брауна: при внешнем воздействии, выводящем экосистему (биосферу) из со- стояния устойчивого равновесия, оно (равновесие) смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ос- лабляется.

    Стабильность (устойчивость) биосферы имеет переделы. На это указывает правило одного процента: изменение природной системы в среднем на 1% выводит ее из состояния динамическо- го равновесия. Равновесие потом может наступить, но на более низком (худшем для системы) уровне. Все значительные явления на поверхности Земли (извержения вулканов, циклоны и др.) имеют суммарную энергию, не превышающую 1% энергии сол- нечного излучения, попадающего на неё. Переход энергетики процесса за это значение (1%) обычно приводит к серьезным аномалиям – климатическим отклонениям, переменам в характе- ре растительности, крупным лесным и степным пожарам [4].

      1. Техногенная система


    Человечество заявило о себе как о силе, по мощности воздейст- вия на поверхности планеты почти не уступающей суммарному воз- действию всех живых организмов. Обладая способностью влиять на ход биосферных процессов, оно в ходе техногенеза создало тех- носферу.

    Техногенез – процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека. Заключается он в преобразовании биосферы, вызываемом совокупностью геохимических процессов, связанных с технической и технологической деятельностью людей по извлечению из окружающей среды, концентрации и перегруппировке целого ряда химических элементов, их минеральных и органических соединений.

    Техносфера – часть биосферы, преобразованная людьми с помо- щью прямого и косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия ее своим социально-экономическим потреб- ностям.

    Частью техносферы является техногенная система.

    Техногенная система – это упорядоченная материально- энергетическая совокупность природных объектов и технических сооружений. Она существует и управляется человеком как единое целое за счет взаимодействия, распределения и перераспределения имеющихся, поступающих извне и продуцируемых этой системой веществ, энергии и информации (рис. 1.1).



    Рис. 1.1. Структура техногенной системы на примере промышленного предприятия

    Техногенные системы классифицируют по:


    1. отраслям промышленности (добывающие, энергетические, перерабатывающие, транспортные, сельскохозяйственные и дру- гие);

    2. площади занимаемой территории (от небольшого предпри- ятия до крупного территориально-производственного комплекса);

    3. степени урбанизированности территории (приближение к городскому типу) – от небольшого поселка до крупного мегапо- лиса;

    4. степени качественного и количественного воздействия на окружающую природную среду (количественный и качественный состав выбросов и сбросов);

    5. устойчивости к внешним и внутренним изменениям [2].



      1   2   3

    написать администратору сайта