Виды воздействий на литосферу.

 

Литосфера - твердая оболочка Земли мощностью 50...250 км. В литосферу входит земная кора толщиной 5...60 км на континентах, а также на дне океанов. Частью биосферы является только верхняя часть земной коры (литобиосфера) мощностью 2...5 км.

В результате мощного воздействия технически вооруженного общества на окружающую среду литобиосфера испытывает наиболее сильное преобразование. Она подвергается загрязнению и засорению различными промышленными и бытовыми отходами, взрывается, перерабатывается на месте или увозится, рассеивается, выдувается, размывается, покрывается водой, асфальтом, бетоном, камнем.

В первую очередь происходит загрязнение почвы как наиболее доступного элемента литосферы.

Почва - это обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная структурная система, располагающаяся в поверхностном слое коры выветривания горных пород и являющаяся комплексной функцией горной породы, живых организмов, климата, рельефа и времени. Иными словами, почва является продуктом совместной деятельности

а) грунта,

б) растительных и животных организмов,

в) климата,

г) рельефа местности,

д) возраста территории.

По В.И.Вернадскому, почва является биокосным телом природы, занимая промежуточное положение между живыми организмами и косными телами (горными породами, минералами).

Исключение почвы из хозяйственного оборота исключительно опасно, т.к. пахотные земли составляют только 10% территории суши Земли, а сенокосы и пастбища - 20%; 70% территории - это зоны холодного климата, засух, крутые склоны.

Установлено, что климатические зоны со среднегодовой температурой ниже -2 ⁰С и высотой над уровнем моря более 2000 м малопригодны для постоянного проживания людей. Поэтому специалисты говорят об эффективной территории каждой страны, т.е. той ее части, которая лежит вне пространства с экстремальными условиями.

Россия по эффективной площади (5,51 млн. км²) занимает всего лишь 5 место в мире: 1-е место занимает Бразилия (8,05 млн. км²), 2-е - США (7,89 млн. км²), 3-е - Австралия (7,68 млн. км²), 4-е - Китай (5,95 млн. км²). Эффективная площадь России составляет лишь 70% от эффективной площади США, в то время как фактическая площадь России превосходит площадь США в 1,8 раза.

При реализации наиболее неблагоприятных сценариев изменения климата на Земле среднегодовая изотерма -2 ⁰С сместится на север и северо-восток на расстояние до 1200 км. В результате этого эффективная площадь России удвоится и превысит 11 млн. км². Вместе с тем, освоение в XXI в. новых земель представляется далеко не простым делом, т.к. большая часть этих земель будет выходить из режима «вечной мерзлоты». Кроме того, в результате потепления климата площадь подверженной засухе степной и лесостепной зоны России возрастет в 1,8 раза и эта зона распространится к северу вплоть до границ Московской, Владимирской и Нижегородской областей. Сухие же степи Поволжья и Северного Кавказа, по некоторым прогнозам, сменятся настоящей пустыней.

Почва как связующее звено биологического и геологического круговоротов способствует биохимическому преобразованию верхних слоев литосферы, аккумулирует и передает в ее более глубокие слои солнечную энергию, является источником веществ для образования минералов, пород, полезных ископаемых, а также средой обитания, аккумулятором и источником веществ и энергии для организмов суши

Пропуская сквозь себя поверхностные воды, почва трансформирует их в грунтовые. При этом за счет сорбции различных загрязнений поверхностных вод она не допускает попадания вредных веществ в акватории. Почва участвует в формировании речного стока, а также, вследствие попадания в водоемы почвенных соединений, является фактором их биопродуктивности.

Почва поглощает и отражает солнечную радиацию, является важным фактором регулирования влагооборота атмосферы. Она является источником поступления в атмосферу твердых веществ и микроорганизмов, поглощает и удерживает от ухода в космическое пространство некоторые газы (например, радон).

Почва является практически невозобновимым природным ресурсом, т.к. процесс почвообразования протекает исключительно медленно: для создания пахотного слоя толщиной до 18 см требуется несколько тысяч лет. Поэтому, если почва исчезла, то для всех практических целей она пропала навсегда.

Земля - единственная из всех планет Солнечной системы, которая имеет почву.

В результате стихийной распашки земель и низкой культуры землепользования человечество потеряло за свою историю около 2 млрд. га некогда плодородных почв, что превышает всю площадь современного земледелия - 1,5 млрд. га. Данный процесс продолжается и в настоящее время, причем со все возрастающей скоростью: за год теряется около 7 млн. га пахотных земель и, как следствие этого, возрастают площади непродуктивных территорий.

Живые организмы чутко реагируют на изменения в химическом составе почвы. Избыток или недостаток того или иного элемента почвы приводит к различного рода негативным последствиям для организмов (табл.4).

 

Таблица 4

Влияние некоторых элементов на состояние организмов

 

Элемент	Изменения в	организмах при:
	недостатке элемента	избытке элемента
Медь   Цинк     Молибден	Заболевания костной системы животных, невызревание злаков и плодовых деревьев   Задержка роста и развития у человека и животных. Мелколистность растений   Заболевания растений	Поражение печени животных, заболевания растений     Морфологическая изменчивость растений   Подагра у человека. Молибденовый токсикоз у животных

 

Основные причины снижения площадей и объемов земель, пригодных для сельского хозяйства, следующие:

1. Эрозия:

· естественная;

· ускоренная.

2. Загрязнение:

· промышленное;

· теплоэнергетическое;

· сельскохозяйственное;

· транспортное;

· бытовое.

3. Отвод под строительство:

· промышленное;

· гидротехническое;

· транспортное;

· сельскохозяйственное;

· жилищное.

4. Негативная хозяйственная деятельность:

· истребление лесов;

· выжигание растительности;

· изменение водного режима территорий.

5. Разработка земли для добычи полезных ископаемых.

На землю постоянно воздействуют естественные источники, но при этом не нарушается равновесие и ход привычных геологических процессов. Искусственные источники вызывают целый ряд негативных процессов, приводящих к истощению почв, исключению их из сельскохозяйственного использования.

Наибольший ущерб почве и горным породам наносит эрозия - разрушение под действием воды, ветра, механических средств.

Естественная геологическая эрозия протекает медленно и формирует в течение длительного времени поверхность Земли, не оказывая отрицательного влияния на плодородные почвы.

Ускоренная эрозия обусловлена чаще всего деятельностью человека. Она проявляется в результате неконтролируемого строительства дорог, каналов, траншей, вырубки лесов, сброса промышленных стоков и приводит к смыву и выдуванию почвы, образованию оврагов, уплотнению почвенного покрова и т.д.

По характеру уноса частиц почвы выделяют водную и ветровую эрозию.

Водная эрозия заключается в переносе частичек почвы талыми и дождевыми водами в ручьи, реки и моря, вследствие чего смывается весь культурный слой. Водная эрозия приводит к образованию оврагов, балок, канав. К водной относится и береговая эрозия, проявляющаяся в виде размывания берегов водой.

Ветровая эрозия - перемещение сухих частиц грунта - может быть повседневной или в виде пыльных бурь, переносящих большое количество почвы со скоростью 15...20 м/с.

К опасным эрозионным явлениям с точки зрения строительства относятся селевые потоки и оползни, проявляющиеся чаще всего в горных районах.

Площади эрозионно-опасных сельскохозяйственных угодий достигают в России 90%, из них более 15% полностью эрозированные.

 

Загрязнение литосферы

 

Промышленное и бытовое загрязнение литосферы вызвано прежде всего складированием на больших площадях огромного количества твердых промышленных и бытовых отходов: это различные шламы, пластмассовые отходы, осадки промышленных стоков, отходы обогащения и переработки материалов, тара, древесина и т.д. При работе тепловых электростанций на твердом топливе большие площади занимают отвалы золы и шлаков.

Все это является следствием нерационального использования минеральных ресурсов: до сих пор в хозяйственный оборот вовлекается лишь около трети всего минерального сырья, а на производство готовой продукции расходуется менее 7% добытых полезных ископаемых при больших объемах образующихся отходов.

Под термином «отходы производства» понимают разнообразные по составу и физико-химическим свойствам остатки, характеризующиеся потенциальной потребительской ценностью (пригодностью для полезного использования), и являющиеся по своей природе вторичными материальными ресурсами.

Процесс возникновения твердых отходов в материальном производстве можно проиллюстрировать следующей схемой (рис. 10):

ДОБЫЧА ОБОГАЩЕНИЕ

(месторождение) сырье (месторождение, сырьевой концентрат

предприятие)

ПЕРЕРАБОТКА

ТВЕРДЫЕ (предприятие)

ОТХОДЫ

ПРИМЕНЕНИЕ

(промышленность, продукт

строительство и т.д.)

 

 

Рис.10. Схема возникновения твердых отходов

 

Помимо загрязнения больших площадей плодородных земель полигоны твердых (в особенности бытовых) отходов являются источниками поступления в атмосферу больших объемов метана (СН₄) - второго после СО₂ парникового газа. Образование метана на полигонах начинается через несколько лет после их закрытия и продолжается на протяжении 20...30 лет.

В России полигонами твердых бытовых отходов занято около 70 тыс. га земельной площади и ежегодно отчуждается около 10 тыс. га пригодных для использования земель.

В связи с тем, что почва - это основа биологического круговорота, она становится источником миграции загрязняющих веществ в смежные сферы - атмосферу и гидросферу, а также через растения в продукты питания.

При сельскохозяйственном производстве происходит загрязнение почв агрохимикатами, пестицидами, микробами и т.п.

К началу XXI века прогнозируется применение удобрений до 300 кг/га, что приведет к избытку в почве нитратного азота. Кроме нитратов, почву загрязняют и аммиачные соединения азота.

Нитраты и нитриты (соли азотной кислоты), попадая в организм человека, вступают во взаимодействие с гемоглобином крови. Гемоглобин содержит двухвалентное железо, нитраты и нитриты это железо переводят в трехвалентное. В результате красные кровяные тельца лишаются способности переносить кислород. При блокировании 20% гемоглобина наступает кислородная недостаточность, 80% - смерть.

В связи с низкой растворимостью почвенных соединений фосфора происходит увеличение содержания в почве фосфора.

Суперфосфатные заводы загрязняют почву фтором, мышьяком, железом, цинком, медью. Содержание этих элементов на расстоянии до 5 км от завода превышает фоновое в 20...45 раз.

Применение калийных удобрений, особенно хлорида калия KCl, приводит к накоплению в почве ионов хлора.

В промышленных регионах в почвы с осадками поступает сера (в форме диоксида) массой до 30 кг/га, в то время как в относительно чистых регионах содержание серы в почве не превышает 3...6 кг/га.

В результате неполного сгорания угля и нефти почвы загрязняются бенз(a)пиреном, который передвигается по трофическим цепям и, попадая в организм человека, вызывает онкологические заболевания.

При сжигании ископаемого топлива (угля, нефти, горючих сланцев) и применения удобрений и пестицидов происходит загрязнение почв тяжелыми металлами. Наиболее опасны из них свинец и кадмий.

Атомные электростанции, урановые и обогатительные шахты, хранилища радиоактивных отходов вызывают радиоактивное загрязнение почв. К антропогенным долгоживущим радионуклидам, загрязняющим почвы, относятся ¹²⁹I, ²²⁶Ra, ¹³⁷Cs, ²³⁹Pu.

Интенсивное загрязнение почвы происходит в процессе строительства различных объектов и при производстве строительных материалов.

Строительство промышленных, жилых и гражданских зданий связано с выполнением больших объемов земляных работ. Это работы нулевого цикла, а также прокладка дорог, водопроводов, канализации, теплосети, газопроводов, кабелей и т.д. При этом относительно чистые земли на окраинах городов засоряются привозным грунтом.

При производстве кровельных, изоляционных, отделочных работ может происходить загрязнение почвы песком, каменноугольной смолой, битумной мастикой, стекло- и шлаковатой, органическими растворителями.

К загрязнению почвы приводит транспортирование и хранение строительных материалов без соблюдения технических требований к таре, погрузочно-разгрузочным работам и местам складирования.

Эксплуатация и ремонт строительных машин на строительных площадках приводят к попаданию в почву горючесмазочных материалов.

Предприятия промышленности строительных материалов имеют значительное количество отходов, которые могут являться источниками загрязнения почвы. Так, вокруг цементных заводов в почве, помимо цементной пыли, накапливаются ртуть, цинк, стронций.

К изъятию и нарушению значительных площадей земной поверхности приводит и развитие горнодобывающей промышленности. Наиболее сильное нарушение земной поверхности происходит при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых (при добыче 1 млн. т. железной руды нарушается до 640 га земель).

Воздействие процессов добычи полезных ископаемых на землю можно разделить на прямое и косвенное.

Прямое воздействие приводит к нарушению почвенного покрова, изменению облика территории, сокращению площадей сельскохозяйственных и лесных угодий.

Косвенные воздействия приводят к ухудшению состояния и плодородия земель, условий произрастания растений и обитания животных. Они чаще всего связаны с нарушением режима и состояния грунтовых вод.