Глобальное загрязнение литосферы. Антропогенное воздействие на литосферу.

Лекция 7

ЭКОЛОГИЯ и УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ

 

 

На основании геофизических наблюдений и изучения химического состава Земли выделяют ее твердую оболочку литосферу - до глубины 1200км. Она доступна непосредственному наблюдателю только на материках, и при том лишь в своей наружной части. Наружную часть литосферы составляет собственно земная кора, которая достигает глубины примерно 16-20 км. Верхнюю ее часть называют зоной выветривания, в которой происходят интенсивные процессы разрушения и образования пород и минералов. Самый верхний слой земной коры обособляется в природное тело – почву – глубиной в среднем 1-2м.

В своей хозяйственной деятельности человек использует верхний (почвенный) слой литосферы и недра, располагающиеся ниже почвенного слоя.

Несмотря на громадный технический прогресс, человечество до сего времени почти все необходимое для поддержания своей жизни получает из почвы, исключение составляют продукты, добываемые в морях, реках и др. водоемах.

Обработанные земли дают 88% пищевой энергии для современного человека, 10% ее получают с естественных пастбищ и лесных угодий и лишь около 2%– из ресурсов Мирового океана.

Поверхность планеты Земля составляет 51 млрд. га или 510,2 млн кв.км.

Из нее: 2\3 части приходится на Мировой океан – 36,6 млрд.га;

1\3 часть- на сушу – 14.9 млрд.га;

в том числе на ледниковые покровы Антарктиды, Арктики, высокогорий , абсолютные пустыни, скалы, прибрежные пески, тундра, водная поверхность внутренних водоемов, территория городов и промышленных объектов, занятые коммуникациями и разрушенные земли составляют – 6.1 млрд.га (41%);

земли, пригодные для земледелия – 8,8 млрд.га (59%)

из них леса, преимущественно горные и заболоченные – 4млрд.га (27%)

луга и пастбища, преимущественно засушливые в полупустынях, сухих степях и саваннах, высокогорьях – 2,83 млрд.га (19%);

сельскохозяйственные земли, включая земли сельских поселений, проселочных дорог, обочин, межей и пр. – 1,94 млрд.га (13%)

в том числе собственно пахотные земли 1,5 млрд.га, или 10% всей суши.

70% земельных ресурсов мира представлено малопродуктивными угодьями (20% - в слишком холодном климате, 20 – в слишком засушливом, 20 – на слишком крутых склонах, 10% - обладают слишком малой мощностью почвенного покрова), 20% занято пастбищами и сенокосами и только 10% используется для возделывания сельскохозяйственных культур.

В перспективе можно распахать еще 1-1.2 млрд.га, тогда общая пахотоспособная земля может быть в пределах 2,7 млрд га. Но это будет стоить очень дорого, поскольку нераспаханными остались только худшие земли: солончаки, солонцы, засушливые или заболоченные, каменистые, неудобные по рельефу и положению, сильно глинистые или песчаные, требующие тяжелых и дорогостоящих мелиоративных работ. Плодородные земли практически везде и всюду распаханы.

Распахивая новые земли мы должны помнить о необходимости сохранения экологической сбалансированности биосферного комплекса планеты, т.е. иметь достаточно большие площади под лесами (для древесины и поддержания кислородного баланса атмосферы), нужны еще земли для городов, фабрик, заводов, аэродромов, отдыха и т.д.

Насущность разработки новых сельскохозяйственных технологий будет примерно пропорциональна скорости истощения природных ресурсов, и в первую очередь - земельных. (см. табл.)

 

 

Страна	Деградация в % от площади
	Слабая	Умеренная	Сильная	Всего
Африка
Азия
Австралия
Европа
Сев.Америка
Южн.Америка
Всего

 

Но к сожалению, достоверно установлено, что человечество за свою историю безвозвратно потеряло 1,5-1,9 млрд.га, т.е. даже больше, чем сейчас распахивается во всем мире, превратив из в пустыни и пустоши, болота и овраги. Процесс безвозвратных потерь земель продолжается и сейчас ( Пустыня Арала, земли после Чернобыля). В настоящее время ежегодно теряется за счет различных деградационных процессов и отчуждений около 5-7 млн.га пахотных земель, т.е. ежегодно теряется жизненная база для 21 человека. При населении планеты сегодня – более 6млрд. человек, на одного жителя в среднем приходится 0,21 га пахотной земли (Казахстан – 2 га на одного жителя).

Нехватку земель ощущают многие страны (Китай), и они вынуждены прибегать к различным мерам для ее экономии за счет:

 повышения этажности городских построек и зданий;

 использования подземных площадей. Как, например, улица Новая Гинза (в Токио) ярко освещена, имеет чистый кондиционированный воздух, где забывается душная атмосфера надземных улиц;

 использование поверхностей морей и Мирового океана для строительства путем освоения территорий морей. Голландия расширила свои земли на 40%, Бельгия, Франция, Япония, Португалия увеличивают свои территории за счет океана.

 использования солонцов и солончаков;

 использование малопригодных земель.

 

Антропогенные воздействия на почвенный слой литосферы.

В природе всегда происходили процессы разрушения и сноса почвенного слоя земли ветрами, водой, стихийными бедствиями. Однако крупные и глобальные разрушения почвы связаны, прежде всего, с деятельностью человека. Примитивное и бессистемное земледелие, беспорядочное применение техники, бессистемное использование пастбищ, безмерное уничтожение лесов привело к иссушению (аридизации) земель и появлению пустынь на огромной площади в Африке. Южной Америке, Южной и Юго- Восточной Азии. Понижение плодородия почвы, а иногда и полная потеря его происходят в результате эрозии, опустынивания, засоления, заболачивания, загрязнения и прямого разрушения при производстве строительных, горнодобывающих и других работ.

Проблема деградации почв и, как следствие, опустынивание является одной их острейших проблем современности. Каждый год континенты теряют 24 млрд. т верхнего плодородного слоя почвы. Деградацией охвачено 70% засушливых земель, используемых в мире для сельского хозяйства. В мире ежегодно теряется 50-60 тыс. кв. км земли в результате опустынивания. Общая площадь пустынь достигла 20 млн. кв. км. Следует отметить, что процесс опустынивания более заметно усилился за последние десятилетия в Африке, Азии и др. засушливых и полузасушливых районах мира. В 70- 90 гг страшной засухе подверглись многие африканские страны, погибли сотни тысяч людей и миллионы голов скота- главное богатство этих народов. В 1977 году по требованию африканских стран ООН созвала Всемирную конференцию по проблемам опустынивания. Она признала эту проблему глобальной, касающейся всех стран. Проблема возникла не в результате каких-то климатических изменений, а в результате неразумной деятельности человека. Конференция приняла план действий до конца ХХ века, где предусмотрены были меры по приостановлению процесса опустынивания и восстановления земель. Однако развивающие страны не имели средств для осуществления этого плана, а развитые страны практически не участвовали. В 1992 г. ООН снова вернулась к этой проблеме, В Рио-де-Жанейро было решено разработать меры по борьбе с этим злом в ХХ веке. В числе 115 стран Казахстан тоже включился в эту программу в рамках решения экологических проблем Приаралья. Сейчас ЮНЕП (программа ООН по окружающей среде) разработала основы мировой почвенной политики, ФАО (продовольственный фонд ООН) составляет карту деградации почвы, ИФ и АС (международная федерация институтов высших исследований) вместе с ЮНЕП составляет план “SOS” (спасите наши почвы).

В результате опустынивания уменьшается биологическое разнообразие регионов, меняются погодные условия, сокращаются водные ресурсы, что, в конечном итоге приведет к нехватке продовольственных ресурсов. Ускоренные темпы опустынивания в Приаралье, в Африке- в зоне Сахеля –горькое тому свидетельство. Зона Сахеля – это Сенегал, Нигерия, Буркино Фасо, Мали и др. страны в переходной биоклиматической зоне (шириной до 400км.) между пустыней Сахара на севере и саванной на юге. Здесь сложилось катастрофическое положение обусловленное сочетанием двух факторов: 1) усилением воздействия человека на природные экосистемы с целью обеспечения продовольствием быстро растущего населения и 2)изменившимися метеорологическими условиями (длительными засухами).

Главной мерой защиты земель от опустынивания является предотвращение выдувания почвы путем лесопосадок и создания искусственных однолетних пастбищ из таких кустарников и полукустарников – в наших условиях- как изень, терскен, камфоросма и др.

Закрепляют пески механическими приемами при помощи снопов из тростника, песчаного овса высотой 0,5- 0,8 м, поставленных в плужные борозды на расстоянии 2-8 м, а также устилочных средств, изготовленных из соломы, хвороста и разложенных на поверхности почвы полосами шириной 1-1.5 м или сплошь.

Закрепляют пески посевом песчаного овса, кумарчика, селима, донника, люцерны, эспарцета и др.засухоустойчивых трав.

 

Пути попадания загрязнений в почву.

Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику их поступления в почву:

1) с атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву. Это в основном газы – оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Так образуются кислотные дожди.

2) осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, значительно пополняют почвенные загрязнения.

3) при непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.

4) с растительным опадом. Различные вредные соединения в любом агрегатном состоянии поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.

 

Классификация почвенных загрязнений.

1) Мусором, выбросом, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят различные загрязнения смешанного характера, включающие как твердые, так и жидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений.

2) Тяжелыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и др. живых организмов, т.к. тяжелые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к аккумуляции в организме. Наиболее распространенное автомобильное топливо – бензин – включает в себя очень ядовитое соединение – тетраэтилсвинец, содержащий тяжелый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжелых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать кадмий, медь, хром, никель, кобальт, ртуть, мышьяк, марганец.

3) Пестицидами. Химические вещества, широко использующиеся в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому находящиеся в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещен для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), являющийся высокотоксичным соединением, обладающим значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течении десятков(!) лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде. Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.

4) Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что выделяются некоторыми грибами, однако по своей вредности стоят в одном ряду с предыдущими.

5) Радиоактивными веществами. Они стоят несколько обособленно по своей опасности прежде всего потому, что по своим химическим свойствам практически не отличаются от аналогических нерадиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Среди радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один из наиболее опасных – Sr (стронций-90). Этот изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2-8%), большой период полураспада (28,4 года), относительно высокую подвижность в почве, химическое сродство с кальцием, а значит способность откладываться в костных тканях животных и человека. Совокупность названных свойств качеств делает его весьма опасным радионуклидом. Cs(цезий- 137), Ce(церий- 144) и CI(хлор- 36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют и природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадают в окружающую среду антропогенным путем: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащие радиоактивные изотопы, и т.д.