Геохимические представления о техногенезе

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО "Пермский государственный университет"

Географический  факультет 
 
 

                                                                                 Кафедра биогеоценологии

и охраны природы 
 
 

Геохимические представления о  техногенезе  
 

                                                                            

                                                                        

                                                                                                       
 
 

Выполнила:

Студентка 2 курса 3 гр.

Юсупова Лилия И.

Научный руководитель:

д.г.н.

Бузмаков 

Сергей  Алексеевич

                                                                                   

Пермь 2009 

     Оглавление

Введение3

1.Основные  концепции техногенеза4

2.Биогеохимические  циклы и техногенез6

3.Экологические  последствия техногенеза9

   3.1. Деградация природной среды9

   3.2. Истощение ресурсов10

   3.3. Качество среды обитания12

4.Направления  экологической оптимизации техногенного  воздействия14

Заключение16

Список  литературы17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     С экологической точки зрения техногенез – это порождение техники и  технологий – последний по времени  этап земной эволюции, обусловленный  деятельностью человека и вносящий в биосферу вещества, силы и процессы, которые изменяют и нарушают ее равновесное  функционирование и замкнутость  биотического круговорота. Такое понятие  техногенеза смыкается с представлением его в геохимии.[3]

     Главными  слагаемыми техногенеза являются технический  прогресс и экономический рост. Начиная  с 60-х годов ХХ века, геохимическая  деятельность человечества не уступает природным процессам, техногенез приобретает  глобальный характер, способствуя быстрому расширению и распространению техносферы – того пространства Земли, которое  находится под воздействием производственной деятельности человека и ее продуктов.

     Целью работы является изучение техногенеза  как геохимического явления и  воздействие его на окружающую природную  среду.

     Задачи:

• рассмотреть основные концепции техногенеза, предложенные такими крупными исследователями, как Ферсман А.Е., Полынов Б.Б., Перельман А.И., Алексеенко В.А., Глазовская М.А.;
• раскрыть некоторые вопросы влияния техногенеза на естественные природные биогеохимические циклы;
• обозначить экологические последствия техногенной деятельности людей. К таковым относятся деградация природной среды, истощение ресурсов и ухудшение качества среды обитания человека.
• изучить основные направления экологической оптимизации техногенного воздействия.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Основные концепции техногенеза 

     По  ориентировочным подсчетам общая  масса человечества составляет около 0,2 млрд т, что существенно меньше общей биомассы Земли. Однако с деятельностью  человечества связаны многочисленные геохимические процессы, во многом принципиально отличающиеся от таковых, связанных с развитием других живых организмов. Участвуя, как  и они, в процессах обмена веществ, человечество осуществляет грандиознейшее перемещение атомов химических элементов  в биосфере, связанное с социальной, общественной деятельностью. Так, общее  количество ежегодно механически перемещаемого  людьми материала литосферы составляет около 100 млрд т, что соизмеримо с  денудационной работой всех рек  Земли. А о процессах рассеяния  можно судить хотя бы по данным Х.Брауна: в США на душу населения ежегодно производится 600 кг стали, 210 кг из которых  безвозвратно теряется. Эти потери связаны с коррозией и другими  процессами, способствующими рассеянию  железа до концентраций, более низких, чем его содержание в рудах.[1]

     Резкое  ускорение миграции элементов, отмечаемое ХХ в. даже за десятилетия можно считать  одним из основных отличий ноосферы от биосферы. Все процессы техногенной  миграции можно четко разделить  на две большие группы: 1) в основе своей унаследованные от биосферы, хотя и претерпевшие изменения; 2) чуждые биосфере, не имевшие в ней сколько-нибудь существенного развития и даже вообще не существовавшие ранее в биосфере.[2]

     Для характеристики таких процессов, оценки их последствий и прогноза дальнейших изменений биосферы от деятельности людей были предложены определенные термины и понятия. К числу  важнейших из них относятся ноосфера и техногенез, а наука, включающая в себя эти понятия, геохимия.

     Концепция геохимии ландшафта предложил Б.Б. Полынов в 1937 году.[11] Эта концепция рассматривает роль химических элементов в синтезе и распаде различных веществ, причем особое внимание в ней уделяется процессу выветривания. Им же были сформированы основные положения геохимии ландшафта как формирующейся науки в 40 – 50-х годах ХХ в., а первое систематическое изложение геохимии ландшафта сделано А.И. Перельманом в 1955 году.[13]

     Из  определения геохимии как науки, изучающей химизм геологических  процессов, законы рассеяния, миграции и концентрирования вещества на Земле, отчетливо видна ее роль в познании химических процессов, протекающих  в биосфере и вызванных производственной деятельностью людей. Научно-техническая  революция дала в руки человека гигантские созидательные и разрушительные силы, использование которых при  взаимодействии общества с природой должно быть крайне осмотрительным, особенно в связи с легкой ранимостью ее отдельных частей. Поэтому изучение химизма техногенных процессов  должно стать предметом особого  внимания геохимии, а весь комплекс проблем, возникающих в связи  с этим, должен объединяться понятием «геохимия техногенеза».[4] Все множество проблем этого направления геохимии могут быть подразделены на 3 группы: повышение эффективности использования природных ресурсов; увеличение продуктивности биосферы; сохранение и улучшение окружающей среды.[3]

     Ноосфера  «…есть новое геологическое явление  на нашей планете. В ней впервые  человек становится крупнейшей геологической  силой. Он может и должен перестраивать  своим трудом и мыслью область  своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что  было раньше» (В.И.Вернадский).

     В то же время Вернадский отмечал, что  человек неотделим от биосферы, а его «существование есть ее функция». Таким образом, перестройка области жизни мыслится как сохранение биосферы, пригодной для жизни человечества, которое хотя и становится крупнейшей силой, но остается только незначительной частью живых организмов биосферы, без сообщества с которыми невозможно его существование вообще.[2]

     В состав ноосферы были включены: атмосфера  до высоты 80 км (гомосферы), гидросфера, живое вещество и верхняя часть  литосферы – осадочные породы на суше и в океане.[6]

     А.Е. Ферсман в своих работах уделял изучению влияния на перемещение  химических элементов внутренних факторов, обусловленных их строением, и в  первую очередь – энергетическим коэффициентам ионов. Именно он ввел термин «техногенез» (1922), который характеризует  геохимическую деятельность человечества и начало изучения этого процесса.[1]

     На  сегодняшний день под понятием «техногенез» (от греч. techne — искусство, мастерство и genesis — возникновение, происхождение) понимают процесс изменения природных комплексов и биогеоценозов под воздействием производственной деятельности человека (ГОСТ 17.5.1.01.-83). Данный процесс заключается 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.

     Техногенез  как антропогенная эволюция биосферы характеризуется экстенсивным земледелием, мощной развитой индустрией, массивным  использованием энергии и природных  ресурсов. Эта стадия эволюции биосферы связана с уменьшением биоразнообразия (сокращение видов различных организмов) и другими неблагоприяными для живого явлениями.[8] Однако можно говорить о том, что в настоящее время биосфера переживает состояние адаптации в том смысле, что люди корректируют свою техногенную деятельность и начинают производить ресурсосберегающие ноосферные технологии.

     Рассеяние вовлеченных в техногенез элементов  представляет часто побочный, непридусмотренный  процесс (выбросы техногенных веществ  в атмосферу, загрязнение почв и  водоемов промышленными стоками, твердыми отходами промышленного производства, выбросы при различного рода аварийных  ситуациях и др.). Наряду со стихийным  рассеянием существует заранее запланированное  рассеяние продуктов техногенеза: внесение химических удобрений, ядохимикатов, орошение сточными водами и компостами с полей орошения и др. Все эти  вещества кроме положительного эффекта, предусмотренного технологией сельскохозяйственного  производства, имеют и побочное как  положительное, так и отрицательное  действие.

     Так как добыча и потребление металлов, и сжигание топлива идут преимущественно  на суше, наибольший техногенный химический  пресс испытывают наземные экосистемы.[6]

     В геохимическом аспекте техногенез включает:

1. извлечение химических элементов из природной среды (литосферы, атмосферы, гидросферы) и их концентрацию;
2. перегруппировку химических элементов, изменение химического состава соединений, в которые эти элементы входят, а также создание новых химических веществ;
3. рассеяние вовлеченных в техногенез элементов в окружающей среде.

Изучение  техногенеза остается актуальным и  в наши дни. 
 
 
 
 

2. Биогеохимические  циклы и техногенез

     Биогеохимия как раздел геохимии, изучающей жизнь  в аспекте миграции атомов трансформации  энергии, сформирована В.И. Вернадским в 20-х гг. ХХ века. В ней нашли  отражение идеи ученого о единстве жизни и геохимической среды, планетарной роли живого вещества, функциях биосферы и ее техногенной  эволюции.[14]

     Биогеохимия в настоящее время - система знаний, системная наука об элементном составе живого вещества и его роли в миграции, трансформации и концентрировании химических элементов и их соединений в биосфере, о геохимических процессах с участием организмов, их взаимодействии с геохимической средой и геохимических функциях биосферы.[9]

     Химические  элементы, в том числе все основные элементы протоплазмы, обычно циркулируют в биосфере по характерным путям из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. Эти в большей или меньшей степени замкнутые пути называются биогеохимическими циклами. Биогеохимические циклы можно подразделить на два основных типа: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере (океан) и 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.[11]

     Техногенез  – процесс изменения природных  комплексов под воздействием производственной деятельности человека – вносит в  биосферу новые потоки вещества и  энергии, загрязняющие среду и трансформирующие естественные биогеохимические циклы.

     Циклы кислорода, углерода и воды определяют состояние биосферы. Они взаимосвязаны  между собой и круговоротом остальных  химических элементов. Их взаимодействие – важная часть общей миграции вещества. Так, выброс в атмосферу  оксида углерода сопровождается его  поглощением водными резервуарами с образованием карбонатов кальция  и других металлов и частичным  рассеянием и преобразованием в  тропосфере. Водород и кислород связаны  в процессах биологического дыхания (поглощение гемоглобином кислорода  и окислительно-восстановительные  реакции с участием пероксида  водорода и водорода).