Загрязнение и иные воздействия на литосферу.

В настоящее время плоды деятельности человека становятся не только одним из ведущих геологических факторов по своим масштабам, но и качественно отличаются от всех доантропогенных видов экзогенного воздействия на Землю. Сюда можно отнести такие крупномасштабные и специфические виды геологической деятельности человека, как строительство, сельское хозяйство, синтез новых химических соединений, концентрация естественных и техногенных веществ, перемещение и реструктуризация горных пород, изменение рельефа, разрушение и преобразование геологических тел, перераспределение напряжения в верхних областях земной коры (даже до глубины в первые десятки километров); мощное динамическое и сейсмическое воздействие (сопоставимое по мощности с извержением не очень крупного вулкана) и т. д.

Другое важное свойство техногенеза - интенсивное развитие, по темпам значительно превышающее скорость изменения естественных условий на Земле, т. е. структура планеты не успевает преобразоваться, чтобы включить в свои циклы и сбалансировать техногенные геологические процессы (здесь под геологическими процессами будем понимать физические и химические процессы как составляющие того или иного уровня процесса эволюции Земли).

Таким образом, геологическая роль человека характеризуется интенсивностью и глубиной воздействия, проникающего на десятки километров в недра Земли и влияющего даже на ход эндогенных процессов столь глубоких уровней, что реакция системы может длиться десятки и сотни лет. В целом по отношению ко всей истории планеты, к истории биосферы человечество довольно молодое образование. Активное развитие техногенеза фактически началось на рубеже XIX-XX веков. Учитывая масштабность, глубину и сверхинтенсивное по отношению к времени существования планеты нарастание техногенного воздействия, можно утверждать, что результаты техногенеза еще в общем-то не проявились. Нынешние проявления реакции Земли на действия человека только лишь первые провозвестники грядущих геологических потрясений - перестройки структуры планеты, направленной на уравновешивание нового фактора, воздействующего за счет техногенеза.

Рост технических возможностей увеличивает границы проникновения человека в геологическую среду, например нефть в промышленных целях добывается с глубин в несколько километров. Ярким примером техногенного воздействия на эндогенный геодинамический комплекс могут служить проявления наведенной сейсмики - увеличения сейсмической активности некоторых областей планеты вследствие разрядки тектонических напряжений, спровоцированной техногенным перераспределением внутренних напряжений земной коры, вызванным заполнением крупных водохранилищ, динамическим воздействием мощных взрывов, перемещением больших масс горных пород, извлечением полезных ископаемых и рядом других.

Источник воздействия- любой вид инженерной или хозяйственной деятельности человека. Здесь следует отметить, что, несмотря на то, что отдельные виды или источники воздействия, например, автодорога, здание, плотина, промышленное предприятие и так далее, действуют раздельно, геологическая среда испытывает комплексное воздействие от всех источников, сосредоточенных на данных территориях.

Интенсивность воздействиязависит от его источника и может изменяться в ощутимых пределах от незначительных, следы которых бесследно исчезают в течение нескольких дней или даже часов, до глобальных, пронизывающих всю планету. Примером последних могут служить мощные ядерные взрывы, вызывающие колебания горных пород (сейсмические волны), несколько раз проходящие сквозь Землю и отражающиеся от ее внутренних сфер. Сила таких воздействий сопоставима даже с некоторыми эндогенными процессами, такими, как извержения вулканов и землетрясения.

Реакция геологической среды- процесс возвращения техногенно измененной структуры геодинамического комплекса в равновесное состояние. При этом, в случае относительно слабых воздействий, структура геодинамического комплекса может вернуться в исходное состояние подобно тому, как исчезает в прибое след, оставленный в мокром песке. Такое воздействие можно считать обратимым.

Область приложения воздействия - воздействие может быть оказано на один или несколько факторов развития геодинамического комплекса на территории, охватывающей большее или меньшее количество его компонентов - геологических процессов. Воздействия могут быть подразделены на прямые, происходящие непосредственно между человеком и компонентом литосферы, и косвенные, осуществляющиеся через компоненты гидросферы, атмосферы и биосферы.

По масштабу воздействия могут иметь локальный, региональный и глобальный уровни. Эта градация условна, выделяемые уровни не имеют абсолютно четких границ, но отражают результаты и время развития реакции на него. Очевидна прямая зависимость масштаба воздействия, глубины его проникновения в структурные уровни планеты, а следовательно, времени и масштабы реакции. Примером глобальных воздействий может служить потепление климата планеты, обусловливающее изменение экзогенных факторов геологических процессов, а следовательно, и структуры всего экзогенного геодинамического комплекса - механизма развития приповерхностных зон планеты. Локальные и региональные воздействия охватывают большие или меньшие области Земли, но не имеют заметного проявления в масштабе всей планеты.

Время приложения воздействияхарактеризует продолжительность его влияния. Можно выделить кратковременные воздействия, не превышающие несколько лет, длительные, сопоставимые со временем жизни человека и сроком реального планирования тех или иных хозяйственных проектов, а также стабильные, которые в прогнозируемом отрезке будущего времени могут быть приняты как постоянные. Это также достаточно условные градации и отражают масштабность, время проявления и глубину развития реакции на него. Примером кратковременных воздействий могут служить геологические изыскательские и поисковые работы, сейсморазведочные взрывы, разработка карьеров местных строительных материалов, обычно после завершения этих работ, длящихся от нескольких месяцев до нескольких лет (2 - 3 года), т. е. после снятия воздействия. Конечно, при учете интенсивно­сти, масштаба и обратимости реакции геологической среды возможно восстановление исходных условий или изменение структуры геодинамического комплекса.

Эти воздействия носят характер периодических и непериодических (однократных). Период также имеет значение, если период короткий, то реакция среды на них не успевает достичь полной стабилизации до следующего воздействия. Длиннопериодные воздействия характеризуются тем, что реакция среды на них достигает полной стабилизации до появления следующего цикла. Примером длительного воздействия может служить разработка месторождений полезных ископаемых, причем принципиально безразлично, что подлежит добыче, более важным является объем месторождения. Однако как бы ни были велики запасы полезного ископаемого, они через несколько пусть даже десятков лет заканчиваются и воздействие снимается.

Гидрогеологические условия (динамика, химический состав, температура) в городских условиях существенно изменены вследствие откачек водозаборами, дренирования и водопонижения вокруг подземных сооружений (метрополитенов, подземных гаражей, шахт и т. п.); подтопления за счет водопотерь из водонесущих коммуникаций (подтоплено до 70 % городов России); уменьшения областей питания за счет «закрытия» земной поверхности мостовыми, зданиями, другими инженерными объектами; изменения химического состава в результате питания дождевыми и талыми снеговыми водами, «промывающими» свалки, склады, дороги и прочие промышленные и хозяйственные объекты, поверхностными водами, загрязненными промышленными и бытовыми сбросами и загрязненными дождевыми и талыми снеговыми водами; утечками из городских коммуникаций, а также под действием ряда других факторов. Это влечет за собой активизацию ряда специфических процессов, таких, как развитие карстово-суффозионных воронок, оврагообразование, оползневые процессы и некоторые другие, к сожалению, как правило, усложняющие инженерно-геологические условия и влекущие деградацию всех компонентов природной среды.

Деградация и эрозия почв

Деградация почв.В тесной, точнее непосредственной связи и взаимодействии с приповерхностной частью литосферы находятся почвы.

Экологические функции почвы весьма изменчивы, а в целом они обладают высокой степенью динамичности свойств и состава, что делает эту важнейшую для биосферных процессов субстанцию чрезвычайно чувствительной к влиянию хозяйственной дея­тельности человека. Изменения могут быть как позитивными, так и негативными вплоть до полной утраты тех или иных, функций при деградации почв или полного ее уничтожения. Деградация почв в общем-то всегда сопровождала сельскохозяйственную деятельность человека, иными словами, «благодатное возделывание почвы всегда разрушало эту данную природой благодать». Еще больший вред почвам наносила индустриальная деятельность человека, которая почти всегда просто-напросто уничтожала почвы. Общая площадь разрушенных и деградированных за всю историю человечества почв составляет 20 млн. км², что значительно превышает всю пахотную площадь современного мира - 15 млн. км². Распределение площадей деградированных почв (%) следующее: крайняя степень деградации - 1, сильная - 15; умеренная - 46; легкая - 38. Соотношение наиболее распространенных видов деградации почв (%) выглядит следующим образом: водная эрозия - 56; ветровая эрозия - 28; химическая деградация - 12; физическая деградация - 1.

Эрозия почвобычно определяется как разрушение почв временными водными потоками и ветром, т. е. собственно водная и ветровая (дефляция) эрозия. Различают три вида водной эрозии: дождевая, эрозия при снеготаянии и ирригационная (возникающая при поливе

Эрозия почв при снеготаянии отличается небольшой интенсивностью, но значительной продолжительностью - потери почвы при снеготаянии обычно не превышают с 1 га нескольких тонн.

Продолжительность дождевой эрозии невелика (минуты или часы), но интенсивность выше - количество смываемой почвы достигает десятков тонн с гектара.

Ветровая эрозия (дефляция) бывает повседневной и в виде пыльных бурь. Повседневная эрозия бывает вызвана постоянными не очень сильными ветрами и поэтому пространственно ограничена. Практически все пахотные почвы подвержены этой эрозии.

Эрозия почв имеет серьезное негативное влияние не только на экономические параметры, но и на экологическую составляющую снижение плодородия почв влечет за собой уничтожение развития растительности и последующих трофических уровней; сносимая почва заиливает водоемы, создает запыленность воздуха; усиливает поверхностный сток - это не что иное, как потерянная влага, которая не впиталась в почву и не будет использована растениями. С поверхностным стоком с полей выносятся удобрения и пестициды, что активно загрязняет природные воды.

Физическая деградация почв выражается прежде всего в ее активном переувлажнении, в разрушении макроструктуры. Возникает при пастбищном скотоводстве и использовании при пахоте тяжелой техники, но еще более активна при строительных работах и не столько под самими будущими сооружениями, сколько под строительной инфраструктурой: дорогами, бытовками, складами материалов и конструкций и т. д. Процесс дегумификации почв - потери почвами гумуса за счет его некомпенсируемой минерализации, удаления гумусированного слоя или его части эрозионными процессами - известен весьма давно, но значимость его начала оцениваться лишь в последнее время. В целом дегумификация связана с изменением биогеохимического цикла углерода за счет уничтожения естественной растительности на пахотных землях, застраиваемых территориях или других отчуждаемых участках земли при их хозяйственном освоении. Обычно в течение первых лет после распашки запас гумуса в почве снижается на 25 - 50 % от исходного. Однако следует сказать, что в условиях научно обоснованной агротехники возможно даже увеличение плодородия почв, но количественно таких земель достаточно мало.

Орошение почв является мощным фактором воздействия на природные экосистемы. При достаточно ясных положительных результатах возникает ряд негативных экологических последствий:

- вторичное засоление почв, приводящие к снижению продуктивности земель либо к полной ее потере (ежегодно в мире теряются сотни тысяч га за счет бездренажного орошения, фильтрационных потерь из каналов, повышенной минерализации поливной воды);

- осолонцевание (проявление солонцовых свойств) и солитизация почв;

- образование растущих соляных водоемов в местах сброса дренажно-коллекторных вод;

- резкое ухудшение качества речных вод в результате сброса в них дренажно-коллекторных вод;

- засоление и деградация ландшафтов в низовьях рек вследствие большого водозабора в верховьях;

- загрязнение поверхностных и подземных вод избытком солей, минеральных удобрений (в том числе нитратами), пестицидов, ядохимикатов;

- дефицит водоснабжения, особенно питьевого, на больших территориях;

- загрязнение токсикантами местообитаний дикой фауны, особенно перелетных водоплавающих птиц, ведущее к исчезновению видов;

- распространение болезней среди населения, как живущего непосредственно среди орошаемых территорий, так и в местах сброса дренажного стока;

- загрязнение нитратами сельскохозяйственной продукции вследствие усиленного применения азотных удобрений на орошаемых полях;

- необратимые гидрологические и гидрогеологические изменения, в частности исчерпание подземных водных ресурсов, местами сопровождающееся просадочными явлениями в грунтах;

- формирование неблагоприятных социально-экономических последствий.

Даже при орошении доброкачественными водами деградирует структура черноземов, появляется слитность почвенной массы, выносится кальций, уменьшается количество гумуса и изменяется его состав, снижается воздухо- и водопроницаемость почв.

Промышленная эрозия почв в наибольшей степени проявляется в местах добычи полезных ископаемых и при строительстве. Добыча полезных ископаемых открытым способом, проходка строительных котлованов, траншей для коммуникаций, дорожное строительство различные химические реакции, сорбируются органическим веществом, глинистыми минералами. Из почвы они поступают в грунтовые воды, поглощаются растениями и начинают движение по трофическим цепям со всеми вытекающими из этого последствиями.

При добыче нефти и газа помимо механического нарушения почв последние загрязняются сырой нефтью, пластовыми водами, поступающими из скважин. В качестве загрязнителей выступают также применяемые в нефтедобыче буровые растворы и химические реагенты. При разработке газовых месторождений газовые потоки меняют состав почвенного воздуха и стимулируют эмиссию газообразных углеводородов в атмосферу. Весьма распространенным является нефтехимическое загрязнение почв на автозаправочных станциях, базах горюче-смазочных материалов, при транспортировке и особенно авариях с разливом нефтепродуктов. Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами ухудшает их физические свойства, ингибирует биологическую активность, обусловливает накопление в почве токсичных, в том числе канцерогенных, соединений.

Одним из самых серьезных загрязнителей почв в последнее время являются отходы производства и потребления. Твердые бытовые отходы, не говоря уже о токсичных, да и нетоксичных промышленных отходах, подвергаются выдуванию, промачиванию атмосферными осадками на пунктах первичного сбора, сортировки, при транспортировке и захоронении. Образовавшиеся загрязненные фильтраты в первую очередь попадают на почвенный покров и далее с водой в растения и следующие трофические уровни. При мусоросжигании, к сожалению, в рамках действующих технологий выбрасывается в атмосферу ряд химических соединений, из которых, такие, как диоксины, весьма опасны. Эти выбросы выпадают на почвы вместе с атмосферными осадками со всеми вытекающими последствиями.