Файл: Окружающая среда и техногенные системы.docx

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].

2. 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

---