Факторная экология: техногенные тренды загрязнения атмосферы, гидросферы, литосферы

1. Тема 4: Факторная экология: техногенные тренды загрязнения атмосферы, гидросферы, литосферы

© Талалаева Г.В, 2025
профессор кафедры химии и процессов горения,
доктор медицинских наук, доцент

2. План лекции

• Экологические факторы,
• Экологический кризис,
• Трансграничные переносы,
• Программа экологического развития РФ
до 2030 г.
19.02.2025

3.

Промежуточный вывод Таким образом, рост
численности населения и интенсификация
человеческой деятельности привела к резкому росту
антропогенного влияния на природу. Это в свою
очередь вызвало ответную реакцию природы (эффект
экологического бумеранга) проявившуюся, например,
в усыхании лесов от кислотных дождей, постепенном
изменении климата и т.д. Очевидно, что эффект
бумеранга будет проявляться и дальше, и тем сильнее,
чем выше уровень нарушений человеком природных
систем.
19.02.2025

4. Экологические факторы – это:

• Элементы ОС, оказывающие
влияние на живые организмы
• 3 группы факторов:
• Абиотические – неживая
(косная) природа: температура, влажность,
радиация, химический состав и др.
• Биотические – живые организмы (бактерии,
грибы, растения, животные), вступающие во
взаимодействие.
• Антропогенные – обусловленные трудовой
деятельностью человека
21.01.2025
Талалаева Г.В., кафедра
ХиПГ, УрИ ГПС МЧС России
4

5.

Экологические
факторы
Абиотические
Климатические
Эдафические
Химические
Антропогенные
Прямые
Косвенные
Фитогенные
Зоогенные
Биотические
Микробиогенные
связи с окружающей его средой (влияние на организм экологических
факторов – температура, свет, влажность, рельеф, ветер, почва и т.п.)
21.01.2025
Талалаева Г.В., кафедра
ХиПГ, УрИ ГПС МЧС России
5

6. Скорость антропогенных преобразований:

За 100 лет человек увеличил:
• В 1 тыс. раз энергетические ресурсы;
• В 1 млн. раз мощность оружия;
• В 10 млн. раз скорость передачи информации
Скорость геологических эпох:
• Антропогенный период–1,5 млн. лет;
• Каменноугольный – 75-65 млн. лет
6

7. Классификация загрязнений

Загрязнение
атмосферы
может
быть
естественным
(природным)
и
антропогенным (техногенным).
Естественное загрязнение воздуха вызвано
природными процессами. К ним относятся
вулканическая деятельность, выветривание
горных пород, ветровая эрозия, массовое
цветение растений, дым от лесных и степных
пожаров и др.
19.02.2025

8.

Антропогенное (техногенное)
загрязнение связано с выбросом
различных загрязняющих веществ в
процессе деятельности человека. По
своим масштабам оно значительно
превосходит природное загрязнение
атмосферного воздуха.
19.02.2025

9. Смена устойчивого равновесия неустойчивым

Критическая
масса загрязнений
превысила
ресурсы планеты
к самоочищению…
9

10. Радиохемоэкологическая модель техногенных загрязнений

10

11. Изменение характера природных ЧС: 20 век – экологический кризис, 21 век – экологический хаос

20 век – сохранить природу
21 век – выжить в агрессивной среде
Как выжить?
Как снизить ущерб от экологических катастроф?
21.01.2025
Талалаева Г.В., кафедра
ХиПГ, УрИ ГПС МЧС России
11

12. Поиск решений

19.02.2025
2005 год
2010 год

13. Цена вопроса Бюджет Плана Б: дополнительные ежегодные расходы, необходимые для достижения желаемых целей и восстановления Земли

(млрд $)
Охрана биоразнообразия
31
Защита почвенного слоя на
пахотных землях
24
Посадка деревьев для
поглощения углерода
Посадка деревьев для
уменьшения наводнений
17
6
Восстановление рыбных
промыслов
Восстановление пастбищ
Стабилизация уровней водоемов
Общий итог
13
9
10
187
19.02.2025

14.

Направления ФНТП:
• Оценка
• Мониторинг
• Прогноз
• Смягчение последствий
(минимизация ущерба)
• Адаптация экосистем под
изменения
21.01.2025
Талалаева Г.В., кафедра
ХиПГ, УрИ ГПС МЧС России
14

15. Роль МЧС России в обеспечении экологической безопасности:

• 80 гг. XX в. – точка отсчета, нарушение
устойчивости экосистем,
• Через 30 лет – карты экологических
угроз РФ,
• Через 40 лет – начало подготовки
специалистов по экологической
безопасности.
21.01.2025
Талалаева Г.В., кафедра
ХиПГ, УрИ ГПС МЧС России
15

16. Трансграничные переносы загрязняющих веществ

• Трансграничные переносы –
распространение загрязняющих
веществ за пределы административных
и государственных границ.
• Виды трансграничных переносов:
- атмосферные;
- гидросферные;
- литосферные.
19.02.2025

17.

По
агрегатному
состоянию
выбросы
вредных
веществ
в
атмосферу
классифицируются на:
1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота,
оксид углерода, углеводороды и др.);
2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и
др.);
3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и
его
соединения,
органическая
и
неорганическая пыль, сажа, смолистые
вещества и прочие).
19.02.2025

18. Оболочки Земли, в которых могут возникать ЧС экологического характера

• Литосфера,
• Гидросфера,
• Атмосфера,
• Биосфера,
• Космосфера,
• Магнитосфера
18

19. Виды экосистем по масштабам входящих в них элементов

19

20. Виды экосистем по принадлежности к оболочкам Земли

20

21. Классификация загрязнений

По своим масштабам и распространению
загрязнения подразделяется на
локальные (в масштабах предприятия,
города), региональные (в масштабах
области, региона) и глобальным (в
масштабах страны, континента).
19.02.2025

22.

21.01.2025
Механизмы динамической устойчивости:
- Способность реагировать на факторы
среды;
- Круговорот веществ и энергии в
экосистемах;
- Возможность сукцессии – замены одно
биома другим без разрушения экосистемы
Талалаева Г.В., кафедра
22
при
смене
условий
ОС
ХиПГ, УрИ ГПС МЧС России

23. Основные законы экологии

• Предсказуемость: цикличность, сезонность,
зональность, возможность действовать на
опережение;
• Повторяемость (фрактальность): развитие
событий и адаптация в разных экосистемах
происходит по схожим сценариям, возможность
действовать по инструкциям в типичных ЧС.
• Главное знание спасателя 21 века – знать,
как разрушаются экосистемы.
21.01.2025
Талалаева Г.В., кафедра
ХиПГ, УрИ ГПС МЧС России
23

24.

К важнейшим экологическим
последствиям глобального загрязнения
атмосферы относятся:
1. возможное потепление климата
(«парниковый эффект»).
2. нарушение озонового слоя.
3. выпадение кислотных дождей.
19.02.2025

25.

3. Химическое производство. Выбросы этой отрасли
хотя и невелики по объему (около 2% всех
промышленных выбросов), тем не менее, ввиду
своей весьма высокой токсичности, значительного
разнообразия и концентрированности, представляют
значительную угрозу для человека и всей биоты. На
разнообразных
химических
производствах
атмосферный воздух загрязняют оксиды серы,
соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь
оксидов азота), хлористые соединения, сероводород,
неорганическая пыль и т. п.).
19.02.2025

26.

Химическое загрязнение — наиболее распространенное,
стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть:
• органическим
(фенолы,
нафтеновые
кислоты,
пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты,
щелочи),
• токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия
и др.) и нетоксичным.
При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в
пласте вредные химические вещества сорбируются
частицами пород, окисляются и восстанавливаются,
выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного
самоочищения загрязненных вод не происходит.
Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно
проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и
более.
19.02.2025

27.

Механическое
загрязнение
характеризуется
попаданием в воду различных механических
примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические
примеси
могут
значительно
ухудшать
органолептические показатели вод (нарушение
прозрачности, окраски, запахов, вкуса).
Применительно к поверхностным водам выделяют еще
их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми
отходами
(мусором),
остатками
лесосплава,
промышленными и бытовыми отходами, которые
ухудшают качество вод, отрицательно влияют на
условия обитания рыб, состояние экосистем.
19.02.2025

28.

Антропогенные воздействия на гидросферу
Наиболее
часто
встречается
химическое
и
бактериальное загрязнение. Значительно реже
наблюдается радиоактивное, механическое и
тепловое загрязнение.
Загрязнение вод проявляется в изменении физических
и
органолептических
свойств
(нарушение
прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении
содержания
сульфатов,
хлоридов,
нитратов,
токсичных
тяжелых
металлов,
сокращении
растворенного в воде кислорода воздуха, появлении
радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий
и других загрязнителей.
19.02.2025

29.

Кроме того особняком в ряде проблем связанных с
негативным
влиянием
на
гидросферу
стоит
истощение подземных и поверхностных вод.
Истощение вод следует понимать как недопустимое
сокращение их запасов в пределах определенной
территории (для подземных вод) или уменьшение
минимально допустимого стока (для поверхностных
вод). И то и другое приводит к неблагоприятным
экологическим
последствиям,
нарушает
сложившиеся экологические связи в системе
«человек — биосфера».
19.02.2025

30.

К другим весьма значительным видам
воздействия человека на гидросферу,
кроме истощения подземных и
поверхностных вод, следует отнести
создание крупных водохранилищ,
коренным образом преобразующих
природную среду на прилегающих
территориях.
19.02.2025

31.

Антропогенные воздействия на литосферу
Почва — один из важнейших компонентов окружающей
природной среды. Все основные ее экологические
функции замыкаются на одном обобщающем показателе
— почвенном плодородии.
Загрязнение: поверхностные слои почв легко
загрязняются. Большие концентрации в почве различных
химических соединений — токсикантов пагубно влияют
на жизнедеятельность почвенных организмов.
При этом теряется способность почвы к самоочищению от
болезнетворных и других нежелательных
микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями
для человека, растительного и животного мира.
19.02.2025

32.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы
следующие:
эрозия (ветровая и водная);
Эрозия почв (от лат. erosio — разъедание) —
разрушение и снос верхних наиболее плодородных
горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая
эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли,
подвергшиеся разрушению в процессе эрозии,
называют эродированными.
Основной причиной развития эрозии является
производственная деятельность человека.
19.02.2025

33. Атмосферные вихри

19.02.2025

34.

19.02.2025

35.

19.02.2025

36.

19.02.2025

37. Дым от пожаров в Сибири достиг Северного полюса

19.02.2025

38.

19.02.2025

39.

19.02.2025

40.

Скорость движения материков
несколько (2-15) сантиметров в
год
19.02.2025

41.

Озоновая дыра — локальное падение
содержания озона в озоновом слое
Земли.
• Впервые озоновую дыру обнаружила
в 1985 году группа ученых из
Великобритании во главе с Джо
Фарменом (Joe Farman). Диаметр
дыры был более 1000 километров, а
находилась она над Антарктидой – в
Южном полушарии. Возникая
ежегодно в августе, данная озоновая
дыра исчезала в период с декабря по
январь.
Основные причины появления
озоновых дыр:
• Естественные процессы, при которых
происходит загрязнение воздуха.
• Антропогенные загрязнения
атмосферы Земли.
19.02.2025

42. Возможные последствия расширения озоновых дыр

Снижение озонового слоя значительно
увеличивает поток солнечной радиации,
что может влиять на резкий рост числа
раковых кожных заболеваний. Не менее
губительно появление озоновых дыр для
растений и животных на Земле.
19.02.2025

43.

19.02.2025

44. Состав атмосферных осадков

19.02.2025

45.

19.02.2025

46.

19.02.2025

47.

19.02.2025

48.

19.02.2025

49.

19.02.2025

50. Вопросы текущего контроля

• Как разделяются загрязнения по
масштабам?
• Виды трансграничных переносов
загрязняющих веществ?
• Какие химические вещества входят в
состав кислотных дождей?
19.02.2025