В настоящее время человечеством освоено и используется более половины континентальной территории Земли: 4 % этой площади занято городами, промышленными объектами, рудниками, дорогами и другими инженерными сооружениями, 13 — пашнями, садами и плантациями, 25 — пастбищами и лугами (табл. 3.13), 5 % — искусственными лесонасаждениями и Таблица 3.13 Использование и деградация земли, млн га Регионы Сельскохозяйственные угодья Пастбища Естественные угодья Лес Болота Деградированные земли Мир 1477 3323 3486 2822 1469 1964 Африка 186 891 435 222 732 494 Северная и Центральная Америка 274 369 1019 1213 128 158 Южная Америка 141 478 354 347 28 243 Азия 454,5 694 1329 425 485 748 Европа 140 83 106 137 1 219 Россия 222 320 159 740 256 836 т.д. Остальная территория Земли занята естественными лесами и неиспользуемыми землями, в составе которых преобладают трудноосваиваемые по климатическим и инженерно-геологическим условиям (зоны Арктики, Антарктики, пустынь, полупустынь, высокогорья, болот и пр.). Все составные части литосферы так или иначе испытывают техногенную трансформацию. Особенно велико воздействие на поверхностную часть литосферы — почвы. Несмотря на существенную роль в функционировании биосферы, почвы оказались наименее защищенным ресурсом Земли, несущим колоссальные потери под натиском цивилизации. С течением времени под воздействием человека изменяются их состав, состояние и свойства, а также перестраивается направленность почвообразовательных процессов. Воздействие человека на почву — составная часть общего влияния человеческого общества на земную кору и ее верхний слой, на биосферу в целом, особенно возросшее в век научно-технической революции. По воле человека существенно изменяется характер почвы, меняются факторы почвообразования — рельеф и микроклимат, создаются моря, огромного объема водохранилища, появляются новые реки, каналы, перемещаются миллионы тонн грунта и т.д. Антропогенные изменения почвенного покрова происходят в трех основных направлениях: • эволюция исходных (первичных) почв; • образование новых почв; • прекращение почвообразовательных процессов. Антропогенная эволюция первичных почв связана с изменением условий почвообразования вследствие искусственной смены фитоценозов, которые в свою очередь обусловлены вырубкой лесов, вспашкой земель, процессами остепнения и опустынивания, мелиорацией (орошение, осушение, биологическое и химическое удобрение), загрязнением и другими воздействиями, изменяющими физико-механические и химические свойства почвенного покрова Земли. В результате, например, подзолистые почвы постепенно переходят в новый (зачастую низший) тип — дерново-подзолистые, дерново-луговые, болотные и др. Так, в прошлом вся лесолуговая зона Северной Осетии была покрыта лесами: с юга — буково-грабовыми (на бурых лесных почвах), а на севере и юго-западе — дубовыми широколиственными (на серых лесных почвах). Отступление лесов, осветление территории и дальнейшее вовлечение почв в сельскохозяйственное производство привело к значительной эволюции почвенного покрова. Развитие дернового процесса способствовало образованию дерновых почв на месте бурых, а серые лесные почвы эволюционировали в темно-серые лесные, затем — в черноземы оподзоленные и выщелоченные. В результате, несмотря на довольно высокие запасы гумуса (7-11 %), эффективное плодородие таких почв низкое, что связано с их лесным прошлым. Оно проявляется в следующих свойствах почв: • высокая кислотность; • малая насыщенность основаниями; • тяжелый механический состав; • наличие (с глубины 30-50 см) плотных иллювиальных горизонтов; • низкая водопрочность структурных агрегатов; • частое наличие верховодки и др. Все перечисленное выше в целом отражается на водном, воздушном и тепловом режимах почв, их низкой биологической активности, подвижности зольных элементов питания и др. Здесь же необходимо отметить, что при увеличении гумусированности повышается содержание обменного калия и подвижных форм Р, Са, Си, Zn и др. Прекращение почвообразовательного процесса обычно связано с затоплением местности водохранилищами, застройкой земель городами, поселками, дорогами и аэродромами, их покрытием насыпями, культурным слоем, асфальтом или срезкой (в связи с вертикальной планировкой местности) и т.д. В целом масштабы деградации земель зависят от интенсивности действия климатических, гидрогеологических, морфодинамических, фито-, зоо-и антропогенных факторов (нерациональное ведение богарного и орошаемого земледелия, чрезмерный выпас, уничтожение почвенно-растительного покрова промышленным, коммунальным и ирригационным строительством, горные разработки, технологические и аварийные промышленные выбросы в атмосферу, сброс сточных и дренажных вод) и имеют свою региональную специфику: от деградации оленьих пастбищ на севере, дегумификации, истощения и эрозии почв в Центральной России до опустынивании на ее юге. В результате истощение почв России достигло предельного уровня: так, ежегодные потери гумуса пашен в целом по стране достигает примерно 80 млн т. В свою очередь антропогенные изменения почвенного покрова оказывают влияние на свойства подстилающих грунтов, режим почвенных и приповерхностных подземных вод, а также на состояние биосферы в целом. В частности, нарушение почвенного покрова активизирует процессы выветривания, эрозии, дефляции, остепнения, опустынивания, трансформации многолетней мерзлоты и засоления грунтов, а также значительно влияет на микроклимат местности. Так, вследствие эрозии почвы, использования земель в промышленности, энергетике, градостроительстве, размещения транспортных линий и т.д. земная суша деградирует со скоростью 44 га в минуту. К тому же за последние 50 лет ~ 8,1 млн км2 когда-то продуктивных земель (пашни, леса, луга) уже превращено в пустыню. В настоящее время земельный фонд России составляет 1709,8 млн га. Земли промышленности, транспорта, связи и т.д. занимают немногим более 1 % всей территории РФ. Полосы отвода вне городов автодорог общего использования в целом составляют площадь 1,2 млн га. Известно, что при сооружении магистрального трубопровода на каждые 100 км трассы разрушается в среднем 500 га земельных угодий, а при прокладке автодорог — не менее 250 га. Одним из важнейших показателей характера трансформации биосферы является пространственная структура загрязнения территории, ранжирующая ее по степени опасности воздействия и включающая данные об источниках загрязнения и количестве населения. Почва поглощает из атмосферы аэрозоли, жидкости и твердые частицы. Поэтому выбросы промышленных предприятий, также как и транспортных магистралей, интенсивно загрязняют почвы токсичными элементами. В результате увеличения содержаний тяжелых металлов, поглощенных оснований, микроэлементов и водорастворимых солей хлора, серы и др. происходит изменение почвенной среды. Например, вблизи металлургических и химических заводов на расстояниях 0,5-3 км накопление ртути может достигать 5 900 %, а свинца — 1 500-300 %. Однако в большинстве случаев зона существенного влияния промышленных предприятий не превышает 0,5-1,5 км. Нарушение или даже полная деградация растительного покрова от ТЭЦ наблюдается в радиусе 4-15 км. Влияние автотранспорта сказывается в придорожных ландшафтах в полосе до 150-200 м и заключается главным образом в повышении в почвах в 5-10 раз содержания свинца (так же, как и в растениях). Кроме свинца, в придорожных ландшафтах накапливаются Cd, V, Zn, Co, Cr. Вещества-загрязнители техногенного характера попадают в почву в виде сложных органических и минеральных соединений (а также в металлическом состоянии), с последующим разложением до простых элементов или образованием новых соединений. Среди тяжелых металлов наибольшую опасность представляют ртуть, кадмий, свинец, ванадий, кобальт, молибден, марганец, медь, никель, олово, хром, цинк, титан и три металлоида — мышьяк, селен и сурьма. В перечень сложных вредных веществ, загрязняющих почвы, в мире внесено более 10 тыс. наименований. Под загрязнением почв понимают увеличение концентраций содержащихся в них веществ выше предельно допустимого уровня, а также появление любого количества им ранее не свойственных веществ. По признаку снижения продуктивности или количеству биомассы различают 6 степеней загрязнения почв (табл. 3.14), а по видам загрязнений — 4 класса веществ-загрязнителей — физические, химические, биологические и радиоактивные. После попадания в почвы тяжелые металлы могут находиться в разных формах. Они могут нести положительный заряд, выступая как катионы, или отрицательный, если являются анионами кислот (хромовой, молибденовой и др.). Амфотерные элементы в зависимости от рН почв также могут быть заряжены как положительно, так и отрицательно. В почвах имеются и нейтральные формы металлов. По ряду оценок, свыше 60 млн га земель России загрязнено выбросами промышленных предприятий. Число организаций, которые ведут работы, связанные с нарушениями покрова, приближается к 20 тыс. Ежегодно выводится из оборота 100-120 тыс. га продуктивных земель. Общая площадь сельскохозяйственных земель, загрязненных различными токсикантами, со- Таблица3.14 Степень загрязнения почв Класс Оценка степени загрязненности Показатель снижения качества и количества получаемой продукции, % 0-й Практически чистые Менее 5 1-й Слабо загрязненные 6-10 2-й Умеренно загрязненные 11-25 3-й Сильно загрязненные 26-59 4-й Очень сильно загрязненные 51-75 5-й Чрезмерно загрязненные Более 75 ставляет 74,3 млн га. На европейской территории 6 млн га загрязнено радионуклидами. На химическое состояние почв значительное влияние оказывают величина и характеристика их сорбционной способности. Это объясняется тем, что в результате сорбции тяжелые металлы легко накапливаются в почвах, но трудно из них выводятся. Так, период естественного полувыведения из почвы кадмия составляет ПО лет, цинка — до 510, меди — до 1500, свинца — до нескольких тысяч лет. Другим важнейшим фактором, влияющим на состояние природной среды, является степень увлажненности территории, которая может быть оценена индексом сухости, т.е. отношением суммарной испаряемости с поверхности земли к величине осадков (орошению), выпадающих на той же территории. По этому признаку выделяют следующие почвы: • избыточно влажные — с индексом менее 0,45 г; • влажные — от 0,45 до 1 г; • недостаточно влажные — от 1 до 3 г; • сухие — с индексом сухости более 3 г. Степень увлажненности территории определяет условия рассеивания и нейтрализации промышленных или бытовых отходов в почвах, водных объектах и зоне аэрации. С этих позиций избыточно влажная и просто влажная почвы характеризуются преимущественным рассеиванием загрязняющих веществ (если, конечно, скорость их поступления не превышает возможностей выноса и нейтрализации природными процессами). В недостаточно влажной почве могут иметь место процессы как рассеивания, так и накопления загрязнений, а в сухой всегда будут преобладать процессы концентрации загрязнителей (при отсутствии ветровой эрозии). Человечество, изменяя среду обитания в соответствии со своими потребностями, также существенно преобразует рельеф местности. Например, только в Москве было засыпано свыше 100 ручьев и рек, а также большая часть оврагов и болот (с искусственным повышением отметок до 25 м). Причем мощность искусственных террас изменяется от 1 до 15 м, а намывных песчаных массивов составляет чаще всего 2-8 м. Почти 40% территории Нидерландов лежит ниже уровня моря. Здесь залив Зейдер-Зе после осушения был целиком превращен в сушу. Для этого было возведено большое количество водозащитных земляных дамб. В Нидерландах их протяженность превышает 1000 км, в низовьях Миссисипи — 2 500 км, а на р. Тисса (в Венгрии) — около 3 500 км. Основной компонент литосферы — горные породы, содержащие наряду с твердыми минеральными и органическими составляющими газы, подземные воды, а также различные микроорганизмы. Кроме того, геологическая среда включает многообразные объекты, созданные в пределах литосферы человеком и рассматриваемые как антропогенные геологические образования. Воздействие человека на природу охватывает все большую площадь и проникает в глубь планеты. Глубина отдельных строительных котлованов достигает 100 м, тоннелей — 2 000-2 500 м. Поэтому в формировании структуры и свойств современной геологической среды существенную роль играют процессы взаимодействия различных геосфер (лито-, гидро-, атмо- и биосферы). Антропогенное воздействие обусловливает возникновение и развитие новых геологических процессов, приводящих к закономерным изменениям состава, состояния и всех свойств недр, которые более детально будут рассмотрены в разделе 5.1.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Индустриальное загрязнение и нарушение литосферы» з дисципліни «Основи природокористування: екологічні, економічні та правові аспекти»
