Основные понятия и показатели техногенеза. Лекция 2

1.

www.themegallery.com
Лекция 2.
Основные понятия и
показатели техногенеза
Company Logo

2.

www.themegallery.com
Техногенным
воздействием
на
окружающую
среду
называется
влияние, оказываемое человеком на
компоненты природы в процессе
производственно-хозяйственной
деятельности с помощью техники и
технологических процессов
Company Logo

3. Геотехническая система

www.themegallery.com
Взаимоотношение геологической среды и
производственной
нженерных сооружений
выступает в качестве самостоятельных систем
– геотехнических систем.
Геотехническая система выступает как часть
(подсистема) природно-технической системы,
которую образуют инженерные устройства и
предприятия на определенных территориях с
конкретной
структурно-функциональной
связью, с геологической средой
(А.Л. Ревзон, 1992).
Company Logo

4.

www.themegallery.com
Современным экологическим направлением в
науке являются:
- факторы развития техногенеза: природные и
антропогенные;
- прогноз состояния окружающей среды на
перспективу с позиции геоэкологии.
Теория и методология познания техногенеза
базируются на новейших исследованиях и
использовании основных научных терминов и
понятий, отражающих современное состояние
науки.
Company Logo

5. Техногенез и техносфера

www.themegallery.com
Техногенез и техносфера
Понятия «техногенез» и «техносфера» тесно
связаны
с
результатами
хозяйственной
деятельности
общества
по
преобразованию
природного ландшафтного облика конкретных
территорий,
добычей
и
использования
в
хозяйственных целях ресурсов природы, в
результате
чего
происходит
загрязнение
техногенными веществами (ТВ) окружающей среды
(ОС) по площади и вертикали: атмосфера
(тропосфера),
гидросфера
(поверхностная
и
подземная), литосфера (верхняя часть)
Company Logo

6. Понятие «техносфера»

www.themegallery.com
Техносфера - это среда обитания, возникшая в результате
прямого или косвенного воздействия людей и технических
средств на природную среду с целью еѐ наилучшего
соответствия социально-экономическим потребностям
(Н. Ф. Реймерс, А. В. Яблоков).
Техносфера – часть географической оболочки Земли,
находящаяся под влиянием технических устройств и средств,
созданных
современной
цивилизацией,
на
которой
расположены населѐнные пункты, дороги, нефтегазопроводы,
системы связи, электростанции, ирригационные и дренажные
сооружения, сельхозугодья и т.д.
Техносфера − практически замкнутая регионально-глобальная
технологическая
схема
утилизации
и
реутилизации
вовлечѐнных в хозяйственную деятельность природных
ресурсов, рассчитанная на изоляцию хозяйственно-природных
циклов от природного обмена веществ и потока энергии.
Company Logo

7. Понятие «техногенез»

Техногенез - совокупность геохимических и минералогических
процессов,
вызываемых
инженерной,
горно-технической,
химической, сельскохозяйственной деятельностью человека
(А.Е. Ферсман (1922).
www.themegallery.com
Техногенез
–
производственной
словарь (1978)).
совокупность
деятельностью
процессов,
вызванных
человека (Геологический
В словаре по физической географии автора под техногенезом
понимается «происхождение и изменение ландшафтов под
влиянием прямо или косвенно действующих техногенных
факторов: горноразработок, промышленных, энергетических или
сельскохозяйственных
предприятий,
гидротехнических
сооружений, хозяйственного использования лесных массивов»
(И.С. Щукин (1980, с. 474) .
Company Logo

8.

www.themegallery.com
Техногенез - это процесс загрязнения
компонентов природы (окружающей среды),
движущей
силой
которого
выступает
антропогенез.
Результатом техногенеза и антропогенеза, в
глобальном
измерении,
являются
—
загрязнения,
отходы
производства,
материальные
ценности:
здания,
сооружения, машины, станки, приборы,
оборудование, т.е. продукты эволюции всего
современного общества, объединяемые
общим понятием - «техносфера»
Company Logo

9. Размеры техносферы внушительные: 200-220 Гт.

Активная доля
техносферы
www.themegallery.com
Пассивная доля
техносферы
техногенные вещества (20-25 Гт/год ) - загрязнения,
поллютанты в окружающей среде, поставляемые
многочисленными источниками и природно-техногенными
комплексами на локальном, региональном и глобальном
уровне
отходы недропользования (обогащение, передел и
добыча) свыше 7 млрд т., а вместе с вскрышными
объемами пород до 100 Гт/год
Company Logo

10. Техногенез или техногенная миграция

www.themegallery.com
Техногенез или техногенная миграция
Техногенез или техногенная миграция является
наиболее сложным видом миграции химических элементов в
географической оболочке.
Первые работы по изучению этого вида миграции
связаны с именем В.И. Вернадского. Он выделил в
географической оболочке новую систему - ноосферу,
основным признаком которой является техногенная миграция
(техногенез).
В
1944
году
он
писал:
«Ноосфера
есть
новое геохимическое явление на нашей планете. В ней
впервые человек становится крупнейшей геологической
силой…».
Изучение геохимии ноосферы и техногенеза рассматривалось
как теоретическая основа рационального использования
природных ресурсов, охраны природы и борьбы с ухудшением
качества окружающей среды.
Company Logo

11. Масштабы техногенеза

Масштабы многих процессов техногенеза
превосходят природные: ежегодно добывается
www.themegallery.com
Pb почти в 70 раз,
Cr – в 35,
Cu - в 30,
P – в 20,
Mn и Fe – в 10,
Zn – в 5,
Al – в 3 раза больше, чем выносится с речным стоком.
Из недр Земли добывается больше химических
элементов, чем включено в биологический круговорот.
Техногенез - это совокупность геохимических и
геофизических процессов, связанных с
деятельностью человечества
Company Logo

12. В геохимическом аспекте техногенез включает:

1
www.themegallery.com
2
3
Извлечение химических элементов из природной среды
(добыча полезных ископаемых), их концентрацию
(обогащение руды на горнообогатительных комбинатах)
Перегруппировку химических элементов, изменение
химического состава соединений, в которые эти элементы
входят, а также создание новых химических веществ
(выплавка сплавов черных и цветных металлов, создание
полимерных материалов)
Рассеяние вовлеченных в техногенез элементов в
окружающей среде в виде: 1) планомерных процессов
(внесение химических удобрений, орошение полей сточными
водами, компостами) и 2) побочных процессов (выбросы в
атмосферу продуктов сгорания, загрязнение промышленными
стоками, аварийные выбросы)
Company Logo

13. Энергетические основы техногенеза

www.themegallery.com
Энергетические основы техногенеза
Пока
эффект
техногенного
разогрева сравнительно невелик, в 25
тыс. раз меньше солнечного.
В крупных городах выделение
техногенного тепла составляет около 5%
от солнечного.
Но при условии ежегодного роста
производства энергии от 5 до 10% через
100-200 лет техногенное тепло будет
сопоставимо с величиной радиационного
баланса.
Это приведет к существенным
изменениям климата.
Company Logo

14. Отрицательное воздействие техногенеза объединяется понятием загрязнение природной среды

Отрицательное воздействие техногенеза объединяется
понятием загрязнение природной среды
Загрязнение окружающей среды
www.themegallery.com
Химическое
Физическое
Биологическое
Информационное
Company Logo

15. Пределы колебаний концентрации техногенных веществ

www.themegallery.com
Пределы колебаний концентрации техногенных веществ
В незагрязненных биокосных системах пределы колебаний
концентрации техногенных веществ, а также формы их
нахождения в данной системе должны удовлетворять следующим
условиям:
1. Не нарушаются газовые, концентрационные и
окислительно-восстановительные функции живого вещества
системы, регулирующие геохимическое самоочищение системы.
2. Изменения биохимического состава первичной и
вторичной продукции не вызывают нарушения жизненных
функций в каком-либо из звеньев пищевых цепей не только
данной системы, но и за ее пределами.
3. Не понижается биологическая продуктивность системы.
4. Не снижается информативность системы: сохраняется
необходимый для существования системы генофонд.
При нарушении любого из перечисленных условий происходит
техногенная трансформация данной природной системы, а при
критических уровнях техногенного воздействия - ее разрушение.
Company Logo

16. Показатели техногенеза

1
www.themegallery.com
2
3
Технофильность
Биофильность
Деструктивная активность
Company Logo

17. Технофильность

Технофильность - отношение массы ежегодной добычи или
производства элемента (в тоннах) к ее кларку в литосфере.
www.themegallery.com
В 20-ые годы ХХ века выявлена зависимость
интенсивности использования элементов от их положения в
Периодической системе, т. е. зависимость от размеров
атомов, ионов и от кларков.
Объемы добычи разных элементов существенно
различаются:
- добыча С исчисляется миллиардами тонн,
- Tl, Pt, Th, Ga, In – десятками тонн.
Эти различия связаны со свойствами элементов (ценностью
для хозяйства), технологией их получения и способностью к
концентрации в земной коре, а также кларком в литосфере.
Company Logo

18. Технофильность - динамичное понятие

www.themegallery.com
Технофильность - динамичное понятие
Технофильность существенно изменялась от эпохи к
эпохе.
На заре человеческой цивилизации использовались
лишь 18 элементов, в ХУIII веке – 28, в XIX – 62, в 1915
году 71.
В настоящее время в техногенез вовлечены все
известные на Земле элементы.
Рассчитанная в начале нашего века технофильность
ряда элементов, изменилась за время их использования
почти в 200 раз.
Растет
технофильность
углерода
(увеличение
добычи нефти и газа), фосфора, магния (увеличение
производства
фосфорных
удобрений,
доломита,
магнезита).
Развитие новых отраслей (электроники, космической
техники) привели к увеличению в 5 - 10 раз
технофильности таких редких элементов как Th, In, Hf,
Company Logo
Nb, Zr, Be, Ga.

19. Глобальная и региональная технофильность

www.themegallery.com
Региональная
технофильность
Глобальная
технофильность
Технофильность элемента рассчитывают для отдельной
страны или группы стран.
Значения
технофильности
позволяют
определять
изменения
элементарного
состава
ландшафтов,
накопление в них технофильных элементов.
Анализ технофильности позволяет определить
интенсивность использования элементов, рассчитав его
мировую добычу.
Наиболее высокую глобальную технофильность имеют:
хлор, углерод, высока она у свинца, цинка, меди, хрома,
молибдена, ртути.
Company Logo

20. Биофильность

www.themegallery.com
Биофильность - это отношение среднего
содержания элемента в живом веществе планеты
к кларку этого элемента.
Повышенное содержание элемента с большой
биофильностью
может
иметь
положительное
значение
для
организмов.
Повышенное
содержание
элементов
с
небольшой
биофильностью вызывает нарушение нормального
функционирования организмов.
Чем больше технофильность и чем меньше
биофильность элемента, тем он на данном этапе
развития технической деятельности опаснее для
живых
организмов,
тем
больше
его
деструкционная активность.
Company Logo

21. Деструктивная активность

www.themegallery.com
Показателем
деструкционной
активности
является отношение массы
элемента, поступающего в окружающую
среду с техногенными потоками к массе
этого
элемента
в
биологической
продукции наземных организмов (его
биофильности).
Этот
показатель
характеризует
степень
опасности элементов для живых организмов.
Все элементы с высокой деструкционной
активностью токсичны и их присутствие даже в
небольших
количествах
может
привести
к
деградациии и гибели большинства организмов.
Company Logo

22. Глобальный показатель деструкционной активности

www.themegallery.com
Глобальный показатель деструкционной
активности
Наибольшие
значения
деструкционной
активности (ряд деструкционной активности
элементов или глобальный показатель
деструкционной активности) имеют:
Hg (Д=n x 104 – n x 105),
Cd и F (Д= n 103),
As и Pb (Д= n 102),
Se, Be, Sn (Д= n х 10).
Все остальные элементы имеют показатель
деструкционной активности менее 1
Company Logo

23. Модуль техногенного давления

Количество элемента, выводимое ежегодно из
техногенного
потока
в
природный
назван
техногенным геохимическим давлением,
а его отношение к единице площади
модулем техногенного давления.
www.themegallery.com
Модуль техногенного давления измеряется в т/км2 в год.
Для всей поверхности суши наиболее велики модули
техногенного давления Na, Cl, Ca, Fe (0,5 – 1,0), Li, Ag, W, Au,
Hg, Tl (10-5 – 10-7) т/км2 в год.
Иногда модуль техногенного давления определяется в расчете
на одного жителя.
В этом случае единица измерения – т/чел в год.
Company Logo

24. Факторы развития техногенеза ы

1
www.themegallery.com
2
3
Географические
Геологические
Антропогенные
Company Logo

25. Стадии техногенеза

1
2
3
www.themegallery.com
4
Антропогенез
Точечный техногенез
Локальный техногенез
Микрорегиональный техногенез
5
Мезорегиональный техногенез
6
Макрорегиональный техногенез
7
Глобальный техногенез
Company Logo

26. Стадии техногенеза

www.themegallery.com
Стадии техногенеза
1. Антропогенез – начальная стадия создания
человеком
экологической
ниши
природы,
предполагавшая научение человека собирательству
ягод и плодов, охоте, одомашниванию животных,
оборудованию первых жилищ и т.д., иначе говоря,
человек учился пользоваться благами природы.
2. Точечный техногенез – включал возникновение
земледелия и первых поселений человека на
точечных участках территории планеты.
3.
Локальный
техногенез
–
предполагал
возникновение многопольных систем земледелия,
использование тяговой силы скота и зарождение
городов.
4. Микрорегиональный техногенез – характерен
промышленной революцией, использованием силы
пара и формированием первых промышленных
центров.
Company Logo

27. Стадии техногенеза

www.themegallery.com
Стадии техногенеза
5.
Мезорегиональный
техногенез
–
включал
развитие
жилищ,
энергетики,
транспорта, машиностроения и образование
первых
районов
с
преобразованной
окружающей среды (XIX век).
6. Макрорегиональный техногенез –
включал развитие ядерной энергетики,
информационных
систем,
образование
обширных техногенных районов с помощью
преобразования окружающей среды (XX
век).
7. Глобальный техногенез – охватил всю
планету, при этом человек изменяет климат,
а биосфера заменяется техносферой. Рост
населения как главный фактор техногенеза.
Company Logo

28. Современный техногенез

Определяющим моментом современного
техногенеза выступает познание его
места
и
роли
в
экологическом
равновесии природы, в сохранении
экосистемы Земли.
www.themegallery.com
Техногенез
возник
в
следствии
прогресса науки и техники в сфере
производства и природопользования.
Техногенез является детищем НТР во
взаимоотношении
общества
с
окружающей средой, с компонентами
природы.
Company Logo

29. Контрольные вопросы

www.themegallery.com
Контрольные вопросы
1. Дайте определение техногенезу?
2. Что такое антропогенез?
3. В чем измеряется техносфера?
4. Место техносферы в биосфере?
5. Перечислите ученых, внесших вклад
в изучение проблемы техногенеза?
6. Что объединяет науку геоэкологию и
процесс техногенеза?
Контрольные задания:
Спрогнозируйте процесс техногенеза и
состояние техносферы на 2050г.
Company Logo

30.

LOGO
www.themegallery.com