Антропогенное воздействие на биосферу. Рост техносферы в XX веке

1. Дисциплина “Экология”

ЛЕКЦИЯ 7
АНТРОПОГЕННОЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ
Кутергин Андрей Сергеевич
Доцент кафедры радиохимии и прикладной экологии

2. Содержание лекции

Рост техносферы в XX веке. Виды воздействия
человека на окружающую среду. Загрязнение
атмосферы
и
его
глобальные
следствия:
кислотные осадки, изменение концентрации озона
в стратосфере и образование озоновых дыр,
парниковый эффект и изменение климата.

3. Рост техносферы в XX веке

• Техносфера – это глобальная совокупность орудий,
объектов, материальных процессов и продуктов
общественного производства, пространство Земли,
находящееся
под
воздействием
производственной
деятельности человека и занятое её продуктами.
Показатель
Валовой мировой продукт, млрд дол./год
Энергетическая мощность техносферы, ТВт
Численность населения, млрд чел.
Площадь лесов, млн км2
Рост пустынь, млн км2
Сокращение числа видов, %
Риск техногенных поражений людей, %
Площадь суши, занятая техносферой, %
Начало века
60,0
1,0
1,6
57,5
–
–
0,5
17,0
Конец века
25000,0
14,0
6,0
49,0
1,7
20,0
2,5
30,0

4. Виды воздействия человека на окружающую среду

По способу реализации:
• прямое воздействие – это непосредственное, но отнюдь не
желаемое и планируемое;
• опосредованное воздействие - непреднамеренное изменение
природной среды в результате цепи природных реакций, каждая
из которых влечёт за собой изменение других, не связанных с
нею первичных и вторичных явлений, вследствие хозяйственных
мероприятий, называются.
Сумму прямых и опосредованных влияний человека на
окружающую среду называют антропогенным (от греч.
anthropos – человек, genos – происхождение) воздействием.
Совместное воздействие нескольких факторов может быть
аддитивным, кумулятивным или синергическим

5. Загрязнение окружающей среды

Загрязнение – поступление в естественную природную
среду любых веществ и энергии, вызывающих изменение
её состава, свойств и оказывающих вредное воздействие
на живую и неживую природу.
ПОЛЛЮТАНТЫ
(от лат. pollutio – марание) –
отходы и продукты, которые могут
оказывать
более
или
менее
специфическое негативное влияние
на качество среды
Аэрополлютанты
Терраполлютанты
Гидрополлютанты

6. Аэрополлютанты

Твёрдые частицы (пыль, дым, сажа),
Оксид углерода (CO), углекислый газ (CO2),
Диоксид серы (SO2),
Оксиды азота (NO и NO2),
Углеводороды,
Соединения фосфора,
Сероводород (H2S),
Аммиак (NH3),
Хлор и фтористый водород (HF).
Общая масса загрязнений, выбрасываемых в
атмосферу:
в мире около 800 млн т/год,
в России 48 млн т/год,
в Свердловской области 434 кг/чел·год.

7. Смог

Смог (фотохимический туман) – многокомпонентная смесь
газов и аэрозольных частиц.
Условия образования смога:
- безветрие или очень слабый обмена воздуха в приземном
слое;
- наличие высокой концентрации углеводородов, оксидов
азота и серы;
- интенсивная солнечная радиация.
NO2 + hν → NO + O*
O* + O2 → O3
O3 + углеводороды → органические соединения
перекисной природы
Фотооксиданты – источник свободных радикалов,
отличающихся особой реакционной способностью.

8. Кислотные осадки

Кислотными осадками называются дожди, туманы, снег,
которые имеют pH < 7 (pH = - lg [H+]).
Суммарные (брутто) реакции химических превращений в
атмосфере:
2SO2 + 2H2O + O2 → 2H2SO4
4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3
4NO + 2H2O + 3O2 → 4HNO3
Величины pH атмосферных осадков:
- около 150 тыс. лет назад при образовании ледяного покрова
Гренландии 6,0÷7,6;
- во второй трети XX века в Германии, США и Японии
4,0÷4,5; в Шотландии и Норвегии 2,5÷2,7;
- в 1981 г. в Китае зафиксированы осадки pH = 2,25.

9. Экологический вред кислотных осадков

Нарушение процессов в живых организмах, связанных с
действием ферментов, гормонов, регулирующих обмен
веществ, рост и развитие.
Деградация лесов, особенно хвойных.
Разрушение зданий и сооружений вследствие ускорения
коррозии металлов, нарушения целостности лакокрасочных
покрытий и стёкол.
Снижение плодородия почв и обострение дефицита
питательных веществ как результат усиления процесса
выщелачивания биогенов и снижения активности редуцентов
и азотфиксаторов.
Выщелачивание тяжёлых металлов из почв и горных
пород, ранее находившихся в нерастворимых соединениях,
повышение их токсичности.

10. Озоновые дыры

Реакции образования озона:
O2 + hν → O + O
(λ < 175 нм);
O2 + O + М (О2/N2) → O3 + М*;
Реакции разрушения озона:
O3 + О→ 2O2 + 392 кДж;
O3 + hν→ O + O2
(λ < 310 нм).
Эколого-биологическое значение озона:
• служит охранным щитом от жёсткого ультрафиолета;
• экзотермическая реакция разложения озона приводит к
нагреванию стратосферы и сохранению тепла в нижних слоях
атмосферы из-за конвективного переноса тепла.
Реакции дополнительного разрушения озона за счёт действия
веществ естественного и антропогенного происхождения:
.
О3 + Х → ХO +О2 , где Х= Сl, Br, F, NO, OH
.
.
ХО + О → Х + О2
.
О3 + О → 2О2

11. Парниковый эффект и изменение климата

Экологические последствия парникового эффекта:
• таяние полярных льдов и повышение уровня Мирового океана;
• нарушение
естественной
циркуляции
атмосферы
и
перераспределение осадков на планете;
• изменение несущих свойств грунтов в зоне вечной мерзлоты
Угнетение флоры и загрязнение океана,
препятствующие поглощению избытка CO2
Техногенез
Выбросы
CO2
Выбросы SO2
NOx и кислотные
осадки
Парниковый
эффект
Повышение
температуры
Вытеснение CO2 и других
парниковых газов из почвы,
воды, грунтов и тающих льдов