Антропогенные воздействия на литосферу
Основные химические загрязнители земной коры – тяжелые металлы, пестициды, нефтепродукты, токсичные вещества, отвалы крупнотоннажных производств, отвалы ТЭК. Эти отходы оказывают локальное воздействие на литосферу. Отвалы горных пород содержат пирит, на воздухе самопроизвольно окисляющийся с образованием серной кислоты, после дождей возникают лужи серной кислоты вблизи горных выработок.
Почва как рыхлое природное образование постоянно находится под угрозой нарушения (эрозии) из-за влияния потоков воздуха и воды. Под влиянием природных процессов и хозяйственной деятельности происходит механическое разрушение (эрозия) и физико-химическое загрязнение почв. Ветровая эрозия (выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц) характерна для бесструктурных почв, утративших растительный покров. Вырубка лесов нарушает устойчивость почвенного слоя, разрушение почвенного слоя связано также с использованием транспортных орудий при обработке почв.
Ветровая эрозия приводит к сносу либо истощению почвенного плодородного слоя. Водная эрозия развивается интенсивно при нарушении правил землепользования с нарушением естественного рельефа местности; при этом водными потоками дождевых и талых вод смывается почвенный слой.
Почвенно-растительный покров служит регулятором водного режима местности. В то же время почвенный слой является биологическим поглотителем и нейтрализатором загрязнений, фильтрующей средой для природных и сточных техногенных вод. Загрязнение почв имеет долгосрочный характер и внешне мало заметно. Но именно в почвах загрязняющие компоненты могут накапливаться в наибольших количествах, частично трансформироваться и существовать долго.
Установлено, что тяжелые металлы, выпавшие в составе техногенных выбросов на почву, прочно удерживаются и накапливаются в поверхностном слое, что является следствием прочности координационных связей ионов металлов с органическим веществом почвы; эти комплексные соединения оказывают более токсичное воздействие, чем отдельные элементы в тех же дозах. Миграция их по профилю почвы ограничена. Подкисление почвы усиливает подвижность в почве ионов металлов (Mn, Cr, Cd, Pb, Zn, Ni, Co, Hg) и способствует накоплению в ней высокотоксичных ионов тяжелых металлов.
Установлена классификация химических веществ антропогенного происхождения по степени опасности для состояния почв. Химические загрязнители подразделяют на три класса: вещества высоко опасные (мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бенз(а)пирен); умеренно опасные (бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром); мало опасные (барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций).
Почва не является пассивным объектом техногенного воздействия. Населяющие ее организмы перерабатывают часть поступающих загрязнителей, обеспечивая самоочищение почвы. Однако возможности биологического самоочищения почвы ограничены и при чрезмерной техногенной нагрузке могут быть утрачены.
Степень самоочищения почв определяется скоростью разложения органического вещества, интенсивностью вымывания и миграции растворимых и нерастворимых неорганических загрязнителей. Почвы различного механического состава, с различным содержанием гумуса обладают различным сопротивлением к процессам подкисления. Способность почв к самоочищению существенно различается для отдельных региональных и локальных природных систем. Так, скорость естественной утилизации нефтепродуктов в почвенном слое в тундровой и степной зонах России различается более чем в 100 раз.
Таблица 9
Подвижность микроэлементов в различных почвах
в зависимости от реакции почв
| Почвогеохимическая ассоциация | Степень подвижности элементов | ||
| практически неподвижны | слабоподвижны | подвижны | |
| Почвы кислые, рН менее 5,5 | Мо | РЬ, Cr, Ni, V, As, Se, Co | Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Hg, S |
| Почвы слабокислые и нейтральные, рН 5,5-7,5 | РЬ | Sr, Ва, Си, Cd, Zn, V, As, S Cr, Ni, Co, Mo, Hg | |
| Почвы щелочные и сильнощелочные, рН 7,5-9,5 | РЬ, Ва, Со | Zn, Ag, Sr, Cu, Cd | Mo, V, As, Sв |
Производственной деятельностью человека в той или иной мере охвачено уже все пространство планеты. Из 150 млн км2 площади суши на долю земель, пригодных для хозяйственного освоения и уже освоенных, приходится лишь около 60 млн км2; из них около 10 млн км2 заняты городами и другими поселениями, сооружениями, коммуникациями, полигонами, горными выработками, т. е. всецело техногенными ландшафтами, исключающими на этих землях биосферную регуляцию. Остальные
15 млн км2 заняты агроценозами, пашней, т. е. также сильно измененными ландшафтами. Площадь пастбищ близка к 25 млн км2, следовательно, под прямым контролем человека находится около 50 млн км2. Эта площадь уже превышает допустимый предел земельных ресурсов, подлежащих хозяйственному использованию, в том числе и для интенсивного земледелия.
К середине ХХ в. в странах сухих субтропиков резко ухудшилось продовольственное положение из-за быстрого роста населения и дефицита плодородной земли. Ситуация была преодолена с помощью комплекса мер, получивших название «зеленой революции»; ее слагаемыми были: внедрение новых сортов сельскохозяйственных растений, устойчивых
к заболеваниям, внедрение новых агрохимических приемов и средств защиты растений, изменение экономической структуры сельского хозяйства. Мировое производство зерновых увеличилось, производство молока в Европе удвоилось, мяса – утроилось.
Достижения «зеленой революции» оказались временными. Из-за экономического неравенства и неравномерности распределения продовольствия более 1 млрд человек в слаборазвитых странах питаются недостаточно, около
1 млрд человек хронически голодают. Одновременно с распашкой новых земель значительные площади пашни выбывают из хозяйственного использования из-за разных форм детериорации, т. е. порчи земли, и даже значительные затраты на мелиорацию не могут остановить этот процесс.
Основными причинами потерь земельных ресурсов сельского хозяйства являются: эрозия почвы; потеря гумуса и снижение плодородия; подтопление и вторичное засоление; машинная деградация почвы; химическое и радиационное загрязнение почвы.
Одним из наиболее серьезных проявлений деградации земель является «техногенное опустынивание», вызванное деятельностью человека и изменениями климата. Бóльшая часть территории современных пустынь имеет антропогенное происхождение. От деградации почвы уже пострадали 70 % засушливых земель планеты; скорость опустынивания в мире сейчас достигла 10 млн га в год. Ежегодно еще 20 млн га теряют продуктивность из-за эрозии и наступления песков. Практически весь земельный фонд мира подвержен той или иной степени деградации.
Для борьбы с эрозией почв необходим комплекс мер: землеустроительных, агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических. Для предупреждения вторичного засоления почв необходим дренаж, регулированная подача воды; применение полива дождеванием; использование капельного и прикорневого орошения. Для предотвращения загрязнения почв пестицидами используют биологические и агротехнические методы защиты растений, повышают природную способность почв к самоочищению, не применяют особо опасные и стойкие пестициды.
При проведении строительных и иных работ, связанных с механическим нарушением почвенного покрова, предусматривается снятие, сохранение и нанесение почвенного плодородного слоя на нарушенные земли. Кроме технической рекультивации, используют биологическую и строительную.
При проведении горных работ происходит коренное изменение литогенной основы ландшафта и связанные с ним изменения направления и скорости протекания всех процессов; масштабы этих изменений так велики, что в науке сформировалось представление о техногенном неорельефе.
Его формы определяются применением той или иной формы вскрышных работ и способами перемещения извлеченной на поверхность земли породы. Выделяют два основных типа неорельефа: положительный (аккумулятивный), к которому относятся отвалы, терриконы, насыпные поверхности, и отрицательный (выработанный) – шахты, карьеры, разрезы, выработки. В зоне формирования неорельефа возникают эрозионные, денудационные и стоковые процессы, вследствие которых протекает загрязнение и заиливание водоемов.
Закрытые шахтные разработки полезных ископаемых приводят
к опусканиям земной поверхности, иногда на больших площадях, что приводит к разрушению зданий, коммуникаций и вызывает перемещение целых населенных пунктов на новые места. Эти явления характерны для Донбасса, Кузбасса, за рубежом – в Верхнесилезском каменноугольном бассейне, центральных районах Англии.
Недра подлежат охране от истощения запасов полезных ископаемых и загрязнения. Согласно действующему законодательству необходимо:
наиболее полно извлекать из недр и рационально использовать запасы основных полезных ископаемых и попутных компонентов;
не допускать вредного влияния горных работ на сохранность запасов полезных ископаемых;
охранять месторождения от затопления, обводнения, пожаров;
предотвращать загрязнение недр при подземном хранении нефти, газа, иных веществ, захоронении вредных веществ и отходов производства. Жидкие отходы после очистки используют для водоснабжения и орошения, газообразные – для отопления и газоснабжения.
На оползневых склонах отвалов запрещено строительство различных сооружений, сброс технических вод, вырубка деревьев, подрезка склона, устройство выемок. При необходимости выполняют активные инженерные мероприятия: перераспределяют массы горных пород на склоне; утраивают подпорные и анкерные сооружения; искусственно улучшают свойства грунтов; дренируют подземные воды.