2 антропогенное воздействие на литосферу и его последствия

Обновлено: 05.07.2024

1.3. Антропогенные процессы в литосфере

1.3.2. Антропогенное прогибание земной коры

Данный процесс связан с добычей твёрдых полезных ископаемых, откачкой флюидов (воды, нефти и газов), с созданием водохранилищ, строительством в городах высотных зданий. Он отмечаются на фоне природных тектонических перемещений земной поверхности, но по частоте проявления, скоростям и негативным последствиям антропогенное прогибание превосходит естественные тектонические движения.

Установлены прогибания и оседания земной коры в связи с подземными выработками в районах угледобычи Силезии, Рурского бассейна, в Японии, Англии, США, в Донецком, Подмосковном и других бассейнах. Опасное оседание и сдвижение горных пород над выработками развивается тогда, когда толщина кровли менее чем в 300 раз превышает толщину отрабатываемого слоя. Прогибанию земной коры способствует также нагрузка колоссальных отвалов, нагромождённых на поверхности шахтных полей (например, в Донбассе за год скапливается наверху около 10 млн.т отвалов).

Откачка подземных вод в Мехико вызвала оседание города более чем на 8,5 м; в приморских японских городах Токио, Осака, Ниигата оседание происходило со скоростью от нескольких до 50 см в год и достигло местами 4 м, площадь оседания захватывает сотни квадратных километров. В Большом Лондоне оседание охватило площадь в 2000 км 2 на глубину до 2 м из-за снижения человеком уровня напорных вод на 100 м. В разных городах Калифорнии откачка подземных вод вызвала оседание поверхности на 3 и 4,5 м.

В районах нефте- и газодобычи в ходе процессов нефте- и газодобычи порождается стрессовое снижение давления в нефтегазоносных структурах осадочных толщ, нарушение гидро- и теплового режима больших площадей интенсивно осваиваемых месторождений. Наука ещё не готова ответить на ближайшие и особенно отдалённые последствия такого антропогенного воздействия на нефтегазоносные структуры.

Примером сильного опускания коры при откачке флюидов может служить город и гавань Лонг-Бич близ Лос-Анджелеса, где при скорости оседания 10–70 см/год опускание достигло 8,8 м, а горизонтальные смещения — 3,7 м. Серьёзно пострадали промышленные предприятия, военно-морская верфь, железнодорожные пути, трубопроводы, мосты и отдельные здания, а также сотни скважин, которые откачивали нефть. Опускание коры за счёт откачки флюидов происходит также в других штатах США (Аризона, Колорадо, Невада, Джорджия), а также в Венесуэле, Японии, Италии.

Прогибание земной коры зафиксировано под многими водохранилищами: Мид на р.Колорадо, Кариба на р.Замбези, под водохранилищами Красноярской, Братской ГЭС, на р.Чирчик, Нарын и др. Скорости прогибания достигают 1–2,5 см/год.

Строительство крупных городов с нагрузкой высотных и промышленных зданий также порождает опускание земной поверхности. Оно отмечается во многих городах. В Москве, например, скорость опускания 1–2 мм/год, причём особо выделяются полосы проседания вдоль тоннелей и станций метро на глубину 50–80 см; прокладка более глубоких линий метро уменьшила размеры проседания.

Рассмотренные выше процессы привели к тому, что по самым скромным подсчётам, к концу XX века общая площадь крупных городов, водохранилищ и разрабатываемых месторождений полезных ископаемых составит не менее 15% суши. Если учесть, что площадь суши составляет около 149,1 млн. км 2 , то данный процесс охватит территорию площадью около 22,3 млн. км 2 , то есть почти в 3 раза больше, чем площадь Австралии. Такие масштабы позволяют говорить о глобальном характере данного процесса. В результате соответствующая часть земной коры будет вовлечена в возбуждённые человеческой деятельностью движения. Причём эти движения охватят как раз наиболее населённые, то есть наиболее чувствительные к последствиям, территории.

Антропогенное воздействие на литосферу вызывает деградацию почвы — это постепенное ухудшение ее свойств, которое сопровождается уменьшением содержания гумуса и снижением плодородия. Как известно, почва один из важней­ших компонентов окружающей природной среды, непосред­ственно связанный с приповерхностной частью литосферы. Ее образно называют «мостом между живой и неживой природой». Почва обеспечивает существование биосферы, является ее ос­новой, она — биологический адсорбент и нейтрализатор заг­рязнений.

Следует учитывать, что почва практически невозобновимый природный ресурс. Все основные ее экологические функции за­мыкаются на одном обобщающем показателе —почвенном пло­дородии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, ово­щи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек размыкает частично или полностью биологический кру­говорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуля­ции и снижает ее плодородие. Эти процессы ведут к весьма опасной по своим далеко идущим последствиям дегумификации — потере гумуса. Дегумификация возрастает и за счет не­умеренного внесения в почву минеральных удобрений. За последнее столетие почвы Черноземья потеряли от трети до половины содержания гумуса. Но даже частичная потеря гуму­са и, как следствие, снижение плодородия не дает почве воз­можность выполнить в полной мере свои экологические функ­ции, и она начинает деградировать, т.е. ухудшать свои свой­ства.

К деградации почв (земель) ведут и другие причины, пре­имущественно антропогенного характера: эрозия, загрязнение, вторичное засоление, заболачивание, опустынивание. В наи­большей степени деградируют почвы агроэкосистем, причина неустойчивого состояния которых в их упрощенном фитоцено­зе, не обеспечивающем оптимальную саморегуляцию. Огром­ный экологический ущерб почвам наносит эрозия.

Эрозия почв (от лат. erosio — разъедание) — разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов и подстилаю­щих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (вод­ная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эро­зии, называют эродированными.

По аналогии выделяют также промышленную эрозию (раз­рушение почв при строительстве и при разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются ветровая эрозия (ей подвержены 34% суши) и водная эрозия, активно действующая на 31% поверхности су­ши. В засушливых районах мира эродировано 60% от общей площади, из них 20% — сильно эродированы.

Интенсивность ветровой эрозии (дефляции) зависит от ско­рости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного по­крова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. На­пример, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко ак­тивизируют эрозионные процессы.

При очень сильных и продолжительных ветрах возникают пыльные бури. Они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га пашни и безвозвратно уносят самый плодо­родный верхний слой почв. Пыльные бури загрязняют атмо­сферный воздух, водоемы, отрицательно влияют на здоровье человека. В нашей стране пыльные бури неоднократно возни­кали в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, в Башкирии и др.

В настоящее время крупнейший источник пыли — Арал. На космических снимках видны шлейфы пыли, которые тя­нутся в стороны от Арала на сотни километров. Общая масса переносимой ветром пыли в районе Арала достигает 90 млн т/г. Другой крупный пылевой очаг - Черные земли Калмыкии.

Почвенные горизонты почв легко загрязняются. Основные загрязнители почвы: пестициды (ядохимикаты); минеральные удобрения; отходы и отбросы производства; газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; нефть и нефтепродукты.

В мире производится более миллиона тонн пестицидов. По данным ВОЗ, отравлению пестицидами в мире каждый год подвергаются до 2 млн человек, из них 40 тыс. – с летальным исходом. Можно констатировать, что общий экологический вред от использования загрязняющих почву пестицидов многократно превышает пользу от их примене­ния.

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при транс­портировке и хранении. Из различных удобрений в почву в боль­ших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения.

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и от­бросы производства. В стране ежегодно образуется свыше мил­лиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн т особо токсичных. Огромные площади земель заняты свалка­ми, золоотвалами, хвостохранилищами и др., которые интен­сивно загрязняют почвы, способность которых к самоочище­нию, как известно, ограничена.

Огромный вред для функционирования почв представляют газодымовые выбросы промпредприятий. Почва способна на­капливать весьма опасные для здоровья человека загрязняю­щие вещества, например, тяжелые металлы, радионуклиды и радиоизотопы, оседающие из этих выбросов.

Одной из серьезных экологических проблем России стано­вится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в та­ких нефтедобывающих районах, как Западная Сибирь, Повол­жье и др. Причины загрязнения: аварии на нефтепроводах, не­совершенство технологии нефтедобычи, аварийные и техноло­гические выбросы и т.д. В Западной Сибири свыше 20 тыс. га загрязнены нефтью толщиной слоя не менее 5 см. На Тюмен­ском Севере площади оленьих пастбищ уменьшились на 12,5% (6 млн га), замазученными оказались 30 тыс. га.

В процессе хозяйственной деятельности человек может уси­ливать природное засоление почв. Такое явление носит назва­ние вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. Во всем ми­ре процессам вторичного засоления и осолонцевания подвер­жено около 30%, в России — 18% общей площади орошаемых земель. Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание био­логического круговорота веществ. Исчезают многие виды рас­тительных организмов, появляются новые — растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популя­ций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усили­ваются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажнен­ных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на За­падно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. Оно сопровождается деградационными процессами в биоценозах, накоплением на поверхности неразложившихся остатков. За­болачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижа­ет производительность лесов.

Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опус­тынивание. Опустынивание — это про­цесс необратимого изменения почвы и растительности и сни­жения биологической продуктивности, который в экстремаль­ных случаях может привести к полному разрушению биосфер­ного потенциала и превращению территории в пустыню. На тер­ритории СНГ опустыниванию подвержено Приаралье, Прибал­хашье, Черные земли в Калмыкии и Астраханской области и некоторые другие районы. Все они относятся к зонам экологи­ческого бедствия.

Непродуманная хозяйственная деятельность на этих терри­ториях привела к необратимым деградационным изменениям природной среды и, что особенно опасно, ее эдафической час­ти. Например, там, где по условиям рельефа, качеству почвы, мощности травостоя можно было выпасать только одну овцу, выпасалось в десятки раз больше. В результате пастбища пре­вратились в эродированные земли. Это привело к резкому сни­жению биоразнообразия и разрушению природных экосистем. Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окру­жающей среды на второе место после гибели лесов можно по­ставить «опустынивание».

Недрами называют верхнюю часть земной коры, в преде­лах которой возможна добыча полезных ископаемых. Эколо­гические и некоторые другие функции недр как природного объ­екта достаточно многообразны. Являясь естественным фунда­ментом земной поверхности, недра активно влияют на окру­жающую природную среду. В этом состоит их главная эколо­гическая функция.

Основное природное богатство недр — минерально-сырье­вые ресурсы, т.е. совокупность полезных ископаемых, заклю­ченных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки — главная цель пользования недрами.

Важно подчеркнуть также, что в наши дни недра должны рассматриваться не только в качестве источника полезных ис­копаемых или резервуара для захоронения отходов, но и как часть среды обитания человека в связи со строительством мет­рополитенов, подземных городов, объектов гражданской обо­роны и т.д.

Экологическое состояние недр определяется прежде всего силой и характером воздействия на них горнодобывающей, стро­ительной и иной деятельности. В современный период масшта­бы антропогенного воздействия на земные недра огромны. Толь­ко в России действуют несколько тысяч карьеров для открытой разработки полезных ископаемых, из них самые глубокие — Коркинские угольные карьеры в Челябинской области (более 500 м). Глубина угольных шахт нередко превышает 1500 м.

Недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов сырья, а также от за­грязнения их вредными отходами, сточными водами и т.д. С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воздейст­вие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом.

М.П. Чубик
Экология человека
Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 147 с.

Лекция 10. Антропогенные воздействия на атмосферу, гидросферу и литосферу

10.2. 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.

Подвижность микроэлементов в различных почвах

в зависимости от реакции почв

Степень подвижности элементов

Почвы кислые, рН менее 5,5

РЬ, Cr, Ni, V, As, Se, Co

Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Hg, S

Почвы слабокислые и нейтральные, рН 5,5-7,5

Sr, Ва, Си, Cd, Zn, V, As, S

Почвы щелочные и сильнощелочные, рН 7,5-9,5

Производственной деятельностью человека в той или иной мере охвачено уже все пространство планеты. Из 150 млн км 2 площади суши на долю земель, пригодных для хозяйственного освоения и уже освоенных, приходится лишь около 60 млн км 2 ; из них около 10 млн км 2 заняты городами и другими поселениями, сооружениями, коммуникациями, полигонами, горными выработками, т. е. всецело техногенными ландшафтами, исключающими на этих землях биосферную регуляцию. Остальные 15 млн км 2 заняты агроценозами, пашней, т. е. также сильно измененными ландшафтами. Площадь пастбищ близка к 25 млн км 2 , следовательно, под прямым контролем человека находится около 50 млн км 2 . 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.

6.4. Антропогенное воздействие на литосферу

Человек, прежде всего, интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный слой литосферы – почву, являющуюся важнейшим компонентом любой экологической системы суши, на базе которого происходит развитие растительных сообществ составляющих, в свою очередь, основу пищевых цепей всех остальных организмов, образующих экологические системы Земли. Люди не составляют здесь исключения: благополучие любого человеческого общества определяется состоянием земельных ресурсов и плодородием почв.

Плодородные земли относятся к условно возобновимым ресурсам, однако время, необходимое для их восстановления, т. е. для формирования плодородного слоя достаточной для сельскохозяйственного использования глубины, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет. В нормальных природных условиях слой в 1 см плодородной почвы образуется за 100–400 лет.

Почвообразование начинается с первичной сукцессии, проявляющейся в физическом и химическом выветривании, ведущем к разрыхлению с поверхности материнских горных пород, таких как базальты, гнейсы, граниты, известняки, песчаники, сланцы. Этот слой выветривания постепенно заселяется микроорганизмами и лишайниками, которые преобразуют субстрат и обогащают его органическими веществами. В результате деятельности лишайников в первичной почве накапливаются важнейшие элементы питания растений, такие как фосфор, кальций, калий и другие. На этой первичной почве теперь могут поселиться растения и сформировать растительные сообщества, определяющие лицо биогеоценоза. Постепенно в процесс почвообразования вовлекаются более глубокие слои земли. Поэтому большинство почв имеет более или менее выраженный слоистый профиль, разделяемый на почвенные горизонты. В почве поселяется комплекс почвенных организмов – эдафон: бактерии, грибы, насекомые, черви и роющие животные. Эдафон и растения участвуют в образовании почвенного детрита, который через свой организм пропускают детритофаги – черви и личинки насекомых. Например, дождевые черви на гектаре земли за год перерабатывают около 50 т почвы. При разложении растительного детрита образуются гуминовые вещества – слабые органические гуминовые и фульвокислоты – основа почвенного гумуса. Его содержание обеспечивает структурность почвы и доступность растениям минеральных элементов питания. Мощность богатого гумусом слоя определяет плодородие почвы.

В результате же хозяйственной деятельности человека в мире из севооборота уходит столько же земель, сколько вводится в результате мелиоративных и ирригационных работ, на которые тратятся огромные средства. К основным видам антропогенного воздействия на почвы относят следующие:

2) вторичное засоление и заболачивание;

4) отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства;

Так, в частности, эрозия от антропогенного воздействия происходит в 100–1000 раз быстрее, чем в природных условиях. В результате эрозии антропогенного происхождения за последние столетия потеряно 2 млрд га плодородных земель. Большие территории ранее плодородных целинных земель, освоенные под пашню, становятся бесплодными. Оставаясь лишенными на длительное время какой-либо растительности, эти земли оголены ветрами, унесшими верхний гумусовый слой. Кроме того, почва, лишенная растительного покрова, слабо поглощает осадки, и плодородный слой легко вымывается дождями. Так превратились в пустыню обработанные в 30-х годах нашего века большие территории в Техасе, то же происходит с целинными землями Казахстана.

Всего в составе сельскохозяйственных угодий России эрозионно-опасные и подверженные водной и ветровой эрозии почвы занимают более 125 млн га, в том числе эродированные — 54,1 млн га. Каждый третий гектар пашни и пастбищ является эродированным и нуждается в защите от деградационных процессов.

При этом человечество уже не может активно использовать экстенсивный путь развития сельского хозяйства (т.е. расширять площади пахотных земель), а в то же время интенсивный путь, основанный на поддержании и повышении плодородия почв, связан с обязательным применением удобрений. Ежегодно на полях рассеивается около 500 млн т минеральных удобрений и свыше 4 млн т ядохимикатов. При нарушении технологии использования удобрений (что неизбежно) их неблагоприятное воздействие на окружающую природную среду многосторонне сказывается на различных компонентах биосферы. При этом может происходить:

В настоящее время влияние пестицидов на здоровье населения многие ученые приравнивают к воздействию на человека радиоактивных веществ.

Значительно снижает плодородие почв их засоление – повышение содержания легкорастворимых солей. Оно может быть вызвано, например, привнесением солей грунтовыми или поверхностными водами. Наиболее часто засоление вызывается нерациональной системой орошения земель. Так же засолению почвы на больших площадях способствует строительство водохранилищ, вызывающее повышение уровня грунтовых вод. Особенно высок процент засоления почв в районах древнего орошаемого земледелия, например в долине Нила засолено более 80 % земель, в долине реки Инд – около 67 %.

Продолжается наступление широким фронтом пустынь. Около 60 тыс. км 2 земли приходит в негодность или полностью гибнет каждый год в результате сильных и повторяющихся засух. Пустыня Сахара постепенно захватывает обширные территории Судана, Эфиопии, Сомали, Сенегала. Огромные территории превращаются в пустыни в таких странах, как Бразилия, Иран, Пакистан, Бангладеш, Афганистан. Это наступление песков угрожает благополучию и жизни 600–700 млн людей.

Под угрозой опустынивания находятся практически треть территории суши Земли, т.е. почти 45 млн км 2 , на которых проживают более 850 млн человек. Большая часть засушливых земель не вырабатывает полностью свой производственный потенциал и характеризуется весьма невысокой урожайностью. В единицах потерь продукции это составляет примерно 30 млрд долларов в год. Дополнительные расходы по реабилитации и восстановлению истощенных и засушливых земель зачастую слишком велики даже для экономики развитых стран. Более того, причины деградации земель и затраты на их восстановление очень сильно варьируют от региона к региону даже в пределах одной страны.

Отрицательно влияет на сохранность и плодородие почвы интенсивная вырубка лесов и применение неправильных агротехнических приемов. Среди других факторов, влияющих на процесс деградации сельскохозяйственных территорий, можно назвать неравномерное распределение земель, отсутствие развитой инфраструктуры для поддержки правильного экологически безвредного земледелия.

Объем загрязнения почв ежегодно возрастает. Огромное количество отбросов, богатых органическими веществами, обсемененные бактериями и яйцами гельминтов, ежедневно поступают в почву населенных мест и загрязняют ее. При этом в почву населенных мест с выделениями и отбросами могут попасть возбудители инфекционных заболеваний – дизентерии, брюшного тифа, туляремии, сибирской язвы и др. Многочисленные возбудители болезней выживают в почве достаточно долго, что создает условия для заражения человека. Так бактерии дизентерии выживают в почве от 25 до 100 дней, тифозно-паратифозной группы – до 100 и даже 400 дней. Годами сохраняют жизнеспособность и вирулентность спорообразующие бактерии столбняка, газовой гангрены, ботулизма, сибирской язвы. Заражение может происходить за счет непосредственного контакта с почвой, а также через выращиваемые на ней продукты питания и через источники водоснабжения, куда атмосферные воды смывают загрязнения с поверхности почвы. Особенно велика роль почвы в распространении гельминтов.

Химическое загрязнение поверхности земли происходит, как правило, медленно и поэтому долго протекает относительно незаметно. Однако в какой-то момент времени концентрация вредных веществ в почве достигает своего пика, и она становится опасной для растений, животных и человека.

Особым источником изменений в природном состоянии почвы являются выбросы промышленных, в первую очередь химических, предприятий. Рядом исследований установлено, что на расстоянии до 2–5 км от разных предприятий в почве накапливаются мышьяк, ртуть, фтор, свинец, медь, марганец и др.

Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Результаты анализа образцов почвы, отобранных на расстоянии нескольких метров от дороги, показывают 30-кратное превышение концентрации свинца по сравнению с его содержанием в почве незагрязненных районов.

Большинство промышленных и коммунальных выбросов, в конечном счете, оседает на поверхности и концентрируется в почве, самоочищение которой происходит очень медленно, а в районах с холодным климатом почти не происходит.

Например, при исследовании почв в районе расположения горно-химического комплекса по производству фосфорных минеральных удобрений (г. Кировск Мурманской области) было установлено, что степень накопления загрязнений в снежном покрове вблизи предприятий по 11 химическим элементам превышает фоновый уровень до 200 раз. Загрязнение поверхностного слоя почвы в целом соответствует загрязнению снежного покрова. В зоне жилой застройки на расстоянии до 7 км от обогатительных фабрик накопление тяжелых металлов в почве оказалось выше среднего регионального уровня в 15–120 раз.

К числу химических соединений, загрязняющих почву, относятся и канцерогены. Наиболее широкое распространение имеют такие канцерогены, как полициклические ароматические углеводороды. В эту группу входят более 200 агентов, в т.ч. бенз(а)пирен, дибенз-3,4-бензфлуарантон и др., обладающие высокой канцерогенностью. Основными источниками загрязнения почвы канцерогенами являются выхлопные газы самолетов, автотранспорта, выбросы промышленных предприятий.

Интенсивное загрязнение почвы происходит в результате неправильного оборудования и неправильной эксплуатации очистных сооружений – полей орошения, полей ассенизации, биопрудов, отстойников, шламонакопителей, городских и промышленных свалок.

Одной из серьезных экологических проблем России является загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами. В результате, например, в отдельных районах Тюменской и Томской областей концентрации нефтяных углеводородов в почвах превышают фоновые значения в 150–250 раз. В Западной Сибири выявлено свыше 20 тыс. га, загрязненных нефтью с толщиной слоя не менее пяти сантиметров.

Загрязняющие вещества, накапливаясь в почвенном покрове, постепенно изменяют его химический состав, в результате чего в первую очередь гибнут микроорганизмы, осуществляющие процессы разложения органики, попадающей в почву. В итоге почва становится «мертвой».

Серьезная антропогенная нагрузка на литосферу происходит вследствие интенсивной добычи минерального сырья. В настоящее время его ежегодно мировое потребление составляет 120 млрд т. Причем в процессе преобразования литосферы человек уже извлек более 125 млрд т угля, 32 млрд т нефти, более 100 млрд т других полезных ископаемых.

Всего лишь за один год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекается и перерабатывается более 150 млрд т горных пород, откачиваются миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов. Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород – терриконов, достигающих высоты 50–80 м, а в отдельных случаях и более 100 м.

Спектр влияния на биосферу разрушенных ландшафтов, распространения загрязнителей, образующихся в результате деятельности горнодобывающих и обогатительных предприятий, настолько широк, что в ряде районов вызывает непредсказуемые эффекты, губительно сказывающиеся на состоянии почвы, растительности, представителей животного мира, здоровье людей.

Наиболее существенные нарушения природной среды возникают при открытых горных работах, для организации которых и используется обычно значительная территория, занятая карьерами, отвалами, железнодорожными и автомобильными дорогами, обогатительными фабриками и другими промышленными сооружениями. Так, средняя площадь карьера строительных материалов составляет 30–50 га, карьера по добыче марганцевой руды или угля – 1000–2000 га, железорудного карьера – 150–500 га.

Открытый способ разработки является основным направлением развития горной промышленности, что вызывает увеличение территорий, которые частично или полностью подвергаются нарушению. Так в районах добычи железной руды на месторождениях Курской магнитной аномалии к настоящему времени отвалы составляют более 1 млрд м 3 .

Нарушенные горными разработками земли представляют собой склоновые поверхности различной формы и ориентировки, увенчанные гребнями или конусами, существенно отличающиеся по ряду своих свойств от естественных. Открытыми разработками россыпных месторождений нарушены природные долинные ландшафты многих рек Южной и Северо-Восточной Сибири. Часть нарушенных долинных ландшафтов освоена вторичной растительностью, часть представляет собой открытые техногенные бедленды, называемые иногда "лунными ландшафтами". В большинстве случаях самовосстановления растительности нарушенных долинных ландшафтов, последние не достигают зональной биологической продуктивности и, соответственно, экологической ценности и значимости.

Воздействие на литосферу подземных горных разработок проявляется в образовании на поверхности Земли отвалов вскрышных и вмещающих пород; хвосто- и шламохранилищ, в которых накапливаются породные отходы, остающиеся после обогащения руд; разного рода провалов и впадин, различающихся формой и глубиной.

Обнаженные горные породы в бортах провалов, поверхность терриконов, хвосто- и шламохранилищ нередко становятся источником пылеобразования, а при разработке горючих полезных ископаемых – дыма, причем в составе пыли и дыма в воздух могут попадать фитотоксичные компоненты. Они же могут оказаться и в грунтовых водах, формирующих свой химический состав в провальных мульдах и отвальных породах. Таким образом, помимо воздействия на рельеф поверхности земли, подземные горные разработки могут также приводить к загрязнению поверхности почвы, растительности и подземных вод.

Влияние геолого-разведочных работ состоит в нарушении поверхности и почвенно-растительного покрова при организации и обустройстве площадок буровых работ, строительстве и эксплуатации временных дорог и поселков разведчиков, прокладке дорожных трасс и зимников гусеничного транспорта, неорганизованной езды гусеничного транспорта. Подсчитано, что, при сооружении простейшей дороги шириной всего 4 м, размеры занимаемой ею площади составят 1 га на каждые 2,5 км трассы.

Еще большие разрушения ландшафтов вызывает транспортировка тракторами не разобранных буровых вышек: при передвижении буровой вышки на 15 км нарушается до 100 га поверхности, подверженной, в последующем, активизации различных экзогенных, в т.ч. криогенных процессов.

Полной переработке подвергаются земельные участки, на которых непосредственно производятся геолого-разведочные работы. В частности, площади земель, отводимые для организации разведочного бурения, проходки открытых разведочных выработок, строительства временных поселков, ремонтных баз, складов ГСМ и различных иных материалов и оборудования, стоянок гусеничного и автомобильного транспорта. Проходка открытых разведочных горных выработок (канав и шурфов) сопровождается формированием соответствующих выемок и породных отвалов, причем при проходке канав взрывом, их ширина и разброс породы от оси канавы изменяется десятками метров в каждую сторону. Существенное воздействие на природные ландшафты северных территорий оказывают глубокие разведочные работы на нефтяные и газовые месторождения. В частности, загрязнения земель в результате эксплуатации скважин могут возникать как следствие обслуживания узлов и механизмов буровой установки: очистки сеток вибросит, обмыва буровых площадок и оборудования, утечек химреагентов в процессе приготовления буровых растворов, сброса выбуренной породы, аварийных сбросов загрязнителей при нефтегазопроявлениях, засорениях и нарушениях целостности системы желобов или неисправностях запорной арматуры. На все эти воздействия накладываются аварийные ситуации прямого попадания на поверхность углеводородного сырья.

В процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры в той или иной степени, претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушение, вибрации и другие воздействия.

К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся: статические и динамические нагрузки, тепловое воздействие, электрические воздействия.

Статические нагрузки – это наиболее распространенный вид антропогенного воздействия на горные породы. Под действием статических нагрузок от зданий и сооружений образуется зона активного изменения горных пород, достигающая глубин 70–100 м.

Динамические нагрузки включают вибрации, удары, толчки и другие динамические воздействия, типичные при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов. Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы (пески, торф). Прочность этих пород заметно снижается, они уплотняются, структурные связи нарушаются, возможно, внезапное разжижение и образование оползней, отвалов, плывущих выбросов и других неблагоприятных процессов. Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, действие которых сходно с сейсмическими воздействиями. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве автомобильных и железных дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых. Очень часто взрывы сопровождаются нарушением природного равновесия – возникают оползни, обвалы и т. п.

Повышение температуры горных пород наблюдается при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др. Так в зоне подземной газификации углей при температуре 1000–1600 °С породы спекаются, “каменеют” и теряют свои первоначальные свойства. Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП) порождает блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. При этом изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические свойства пород.

О.А. Барабанова, И.Н. Безкоровайная, Е.Б. Бухарова [и др.]
Экология: курс лекций
Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – 325 с.

Лекция 10. Антропогенные воздействия на атмосферу, гидросферу и литосферу

10.2. 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.

Подвижность микроэлементов в различных почвах

в зависимости от реакции почв

Степень подвижности элементов

Почвы кислые, рН менее 5,5

РЬ, Cr, Ni, V, As, Se, Co

Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Hg, S

Почвы слабокислые и нейтральные, рН 5,5-7,5

Sr, Ва, Си, Cd, Zn, V, As, S

Почвы щелочные и сильнощелочные, рН 7,5-9,5

Производственной деятельностью человека в той или иной мере охвачено уже все пространство планеты. Из 150 млн км 2 площади суши на долю земель, пригодных для хозяйственного освоения и уже освоенных, приходится лишь около 60 млн км 2 ; из них около 10 млн км 2 заняты городами и другими поселениями, сооружениями, коммуникациями, полигонами, горными выработками, т. е. всецело техногенными ландшафтами, исключающими на этих землях биосферную регуляцию. Остальные 15 млн км 2 заняты агроценозами, пашней, т. е. также сильно измененными ландшафтами. Площадь пастбищ близка к 25 млн км 2 , следовательно, под прямым контролем человека находится около 50 млн км 2 . 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.

1.3. Антропогенные процессы в литосфере

1.3.2. Антропогенное прогибание земной коры

Данный процесс связан с добычей твёрдых полезных ископаемых, откачкой флюидов (воды, нефти и газов), с созданием водохранилищ, строительством в городах высотных зданий. Он отмечаются на фоне природных тектонических перемещений земной поверхности, но по частоте проявления, скоростям и негативным последствиям антропогенное прогибание превосходит естественные тектонические движения.

Установлены прогибания и оседания земной коры в связи с подземными выработками в районах угледобычи Силезии, Рурского бассейна, в Японии, Англии, США, в Донецком, Подмосковном и других бассейнах. Опасное оседание и сдвижение горных пород над выработками развивается тогда, когда толщина кровли менее чем в 300 раз превышает толщину отрабатываемого слоя. Прогибанию земной коры способствует также нагрузка колоссальных отвалов, нагромождённых на поверхности шахтных полей (например, в Донбассе за год скапливается наверху около 10 млн.т отвалов).

Откачка подземных вод в Мехико вызвала оседание города более чем на 8,5 м; в приморских японских городах Токио, Осака, Ниигата оседание происходило со скоростью от нескольких до 50 см в год и достигло местами 4 м, площадь оседания захватывает сотни квадратных километров. В Большом Лондоне оседание охватило площадь в 2000 км 2 на глубину до 2 м из-за снижения человеком уровня напорных вод на 100 м. В разных городах Калифорнии откачка подземных вод вызвала оседание поверхности на 3 и 4,5 м.

В районах нефте- и газодобычи в ходе процессов нефте- и газодобычи порождается стрессовое снижение давления в нефтегазоносных структурах осадочных толщ, нарушение гидро- и теплового режима больших площадей интенсивно осваиваемых месторождений. Наука ещё не готова ответить на ближайшие и особенно отдалённые последствия такого антропогенного воздействия на нефтегазоносные структуры.

Примером сильного опускания коры при откачке флюидов может служить город и гавань Лонг-Бич близ Лос-Анджелеса, где при скорости оседания 10–70 см/год опускание достигло 8,8 м, а горизонтальные смещения — 3,7 м. Серьёзно пострадали промышленные предприятия, военно-морская верфь, железнодорожные пути, трубопроводы, мосты и отдельные здания, а также сотни скважин, которые откачивали нефть. Опускание коры за счёт откачки флюидов происходит также в других штатах США (Аризона, Колорадо, Невада, Джорджия), а также в Венесуэле, Японии, Италии.

Прогибание земной коры зафиксировано под многими водохранилищами: Мид на р.Колорадо, Кариба на р.Замбези, под водохранилищами Красноярской, Братской ГЭС, на р.Чирчик, Нарын и др. Скорости прогибания достигают 1–2,5 см/год.

Строительство крупных городов с нагрузкой высотных и промышленных зданий также порождает опускание земной поверхности. Оно отмечается во многих городах. В Москве, например, скорость опускания 1–2 мм/год, причём особо выделяются полосы проседания вдоль тоннелей и станций метро на глубину 50–80 см; прокладка более глубоких линий метро уменьшила размеры проседания.

Рассмотренные выше процессы привели к тому, что по самым скромным подсчётам, к концу XX века общая площадь крупных городов, водохранилищ и разрабатываемых месторождений полезных ископаемых составит не менее 15% суши. Если учесть, что площадь суши составляет около 149,1 млн. км 2 , то данный процесс охватит территорию площадью около 22,3 млн. км 2 , то есть почти в 3 раза больше, чем площадь Австралии. Такие масштабы позволяют говорить о глобальном характере данного процесса. В результате соответствующая часть земной коры будет вовлечена в возбуждённые человеческой деятельностью движения. Причём эти движения охватят как раз наиболее населённые, то есть наиболее чувствительные к последствиям, территории.

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Воздействие человека на литосферу приближается в настоящее время к пределам, переход которых может вызвать необратимые последствия почти по всей поверхностной части земной коры (извлечение угля, нефти, полезных ископаемых, распашка земель, заболачивание, засоление, эрозия, терриконы, горные отвалы, шахты, нефтяные скважины).

Экологическая' функция литосферы выражается в том, что она является «базовой
подсистемой биосферы: образно говоря, вся континентальная и почти вся морская биота
опирается на земную кору. Например, техногенное разрушение минимального слоя горных
пород на суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз. Но, кроме того, литосферы
служит основным поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энергетических
ресурсов, большая часть которых относится к невозобновимым».

Воздействие на почвы

Почва — один из важнейших компонентов окружающей среды. Все основные её экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе — почвенном плодородии. Человек своей деятельностью размыкает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т.е. ухудшать свои свойства.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем, что обусловлено их

упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от человека, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий, а значит остается непостоянным.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы:

1. Эрозия (ветровая и водная) - разрушение и снос верхних наиболее плодородных

горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды

(водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют

эродированными.

К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную

эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов). -

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа, антропогенных факторов (уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота. неправильное применение агротехнических мер) и др. факторов.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Первая
проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра. Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжительных ветрах (20-30м/с).

Различают следующие формы водной эрозии: плосткосную, струйчастую, береговую, овражную. Последняя приносит значительный вред окружающей природной среде. Экологический ущерб от оврагов огромен. Овраги уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф.

2. Загрязнение почв- большие концентрации в почве различных химических соединений - токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. Основные загрязнители почвы:

1) пестициды (ядохимикаты) - при применении пестицидов, наряду с некоторым
увеличением урожайности, отмечается рост видового состава вредителей,
ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается
естественное плодородие. Подавляющая часть применяемых пестицидов
попадает в окружающую среду, минуя виды-мишени.

Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов организмов. В" результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов вплоть до их исчезновения. К тому же человек старается использовать значительно больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет проблему.

Пестициды способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении пестицидов наблюдается значительная интоксикация птиц. Загрязнение почв пестицидами вызывает на только интоксикацию человека и большого числа видов животных, но и ведет к существенному нарушению воспроизводящих функций и, как следствие, к тяжелым демографическим последствиям.

С длительным применением пестицидов связывают также развитие
резистентных(устойчивых) рас вредителей и появление новых вредных
организмов, естественные враги которых были уничтожены.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов.

2) Минеральные удобрения - из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия такого нарушения в наибольшей степени проявляются в водной среде, в частности при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора, и других элементов. Большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов - закиси азота и метана.

3) Отходы и отбросы производства - огромные площади земель заняты свалками
золоотвалами, хвостохранилищами, которые интенсивно загрязняют-почвы, а способность к самоочищению ограничена.

4) Газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу — почва обладает
способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие
вещества, которые содержаться в выбросах промышленных предприятий,
автотранспорта м т.д.

5) Нефть и нефтепродукты - аварии на магистральных и внутрипромысловых
нефтепроводах, несовершенство технологии нефтедобычи, аварийные и
технологические выбросы и т.д.

3. Вторичное засоление и заболачивание почв- в процессе хозяйственной
деятельности человек может усилить природное засоление почв.- Такое явление
носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе
орошаемых земель в засушливых районах. Засоление почв ослабляет их вклад в
поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды
растительных организмов, появляются новые растения галофиты. Уменьшается
генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмо,
усиливаются миграционные процессы. Заболачивание почв наблюдается в сильщо,
переувлажненных районах, в зонах вечной мерзлоты. Сопровождается,
деградационными процессами в биоценозах, появлением признаков оголения и
накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает
агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

4. Опустынивание— процесс необратимого изменения почвы и растительности и
снижения биологической продуктивности, который в экстремальных условиях
может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению
территории в пустыню. Причины и основные факторы опустынивания:

А) природные — неблагоприятные метеоусловия (длительные засухи), засоление почв, преобладание легких почв (супесчано-суглинистых), снижение уровня подземных вод, ветровая и водная эрозия);

Б) антропогенные - сведение лесов (вырубка деревьев, кустарников), чрезмерная
нагрузка на пастбища (перевыпас скота), интенсивная распашка, ускоренная -
дефляция (выдувание) и засоление почв, нерациональное водопользование, падение
уровня грунтовых вод, выжигание прошлогодней сухой травы.

5. Отчуждение земель- изьятие земель для несельскохозяйственного пользования

строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем, при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т.д.

Воздействие на горные породы и их массивы

В процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры в той или иной степени, претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушение, вибрации и другие воздействия. Все это приводит к развитию опасных геологических процессов, негативно влияющих на экологическую обстановку.

К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся:

- статистические нагрузки - под действием статистических нагрузок от зданий и
сооружений образуется зона активного изменения горных пород (наибольшей степени
наблюдаются в вечномерзльгх льдистых породах, на участках залегания которых часть
наблюдается оттаивание, пучение; в сильносжимаемых породах, например, в заторфованных
илистых и др.;

- динамические нагрузки — вибрации, удары, толчки, взрывы, т.е. нагрузки типичные
при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских
механизмов и т.д;

- тепловое воздействие - повышение температуры горных пород наблюдается при
подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей. Влияет не
только на состояние горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной
среды - почву, подземные воды, растительность;

- электрическое воздействие - создаваемое в горных породах, искусственное
электрическое поле порождает блуждающие токи и поля (электрифицированный транспорт,
ЛЭП). Изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические
свойства пород.

Динамическое, тепловое, электрическое воздействия на горные породы созда физическое загрязнение окружающей природной среды.

Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию, при этом развиваются следующие опасные ущерб о образующие процессы:

- оползни - скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса
грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной;

- карст - геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород,
образованием при этом подземных пустот и сопровождаемое провалом земной поверхности;

- подтопление - любое повышение уровня грунтовых вод по критических величин.

Воздействия па недра

Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых

Экологические и другие функции недр:

- источник минерально-сырьевых и энергетических природных ресурсов;

- место захоронения вредных веществ и отходов производства, сброс сточных вод; - хранилища нефти, газа и иных веществ;

- особо охраняемые территории (заповедники, памятники природы - карстовые
пещеры);

- среда для возведения подземных сооружений.

Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду - главная экологическая функция.

- статистические нагрузки - под действием статистических нагрузок от зданий и
сооружений образуется зона активного изменения горных пород (наибольшей степени
наблюдаются в вечномерзльгх льдистых породах, на участках залегания которых часть
наблюдается оттаивание, пучение; в сильносжимаемых породах, например, в заторфованных
илистых и др.;

- динамические нагрузки — вибрации, удары, толчки, взрывы, т.е. нагрузки типичные
при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских
механизмов и т.д;

- тепловое воздействие - повышение температуры горных пород наблюдается при
подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей. Влияет не
только на состояние горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной
среды - почву, подземные воды, растительность;

- электрическое воздействие - создаваемое в горных породах, искусственное
электрическое поле порождает блуждающие токи и поля (электрифицированный транспорт,
ЛЭП). Изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические
свойства пород.

Динамическое, тепловое, электрическое воздействия на горные породы созда физическое загрязнение окружающей природной среды.

Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию, при этом развиваются следующие опасные ущерб о образующие процессы:

- оползни - скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса
грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной;

- карст - геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород,
образованием при этом подземных пустот и сопровождаемое провалом земной поверхности;

- подтопление - любое повышение уровня грунтовых вод по критических величин.

Воздействия па недра

Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых

Экологические и другие функции недр:

- источник минерально-сырьевых и энергетических природных ресурсов;

- место захоронения вредных веществ и отходов производства, сброс сточных вод; - хранилища нефти, газа и иных веществ;

- особо охраняемые территории (заповедники, памятники природы - карстовые
пещеры);

- среда для возведения подземных сооружений.

Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду - главная экологическая функция.

- статистические нагрузки - под действием статистических нагрузок от зданий и
сооружений образуется зона активного изменения горных пород (наибольшей степени
наблюдаются в вечномерзльгх льдистых породах, на участках залегания которых часть
наблюдается оттаивание, пучение; в сильносжимаемых породах, например, в заторфованных
илистых и др.;

- динамические нагрузки — вибрации, удары, толчки, взрывы, т.е. нагрузки типичные
при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских
механизмов и т.д;

- тепловое воздействие - повышение температуры горных пород наблюдается при
подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей. Влияет не
только на состояние горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной
среды - почву, подземные воды, растительность;

- электрическое воздействие - создаваемое в горных породах, искусственное
электрическое поле порождает блуждающие токи и поля (электрифицированный транспорт,
ЛЭП). Изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические
свойства пород.

Динамическое, тепловое, электрическое воздействия на горные породы созда физическое загрязнение окружающей природной среды.

Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию, при этом развиваются следующие опасные ущерб о образующие процессы:

- оползни - скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса
грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной;

- карст - геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород,
образованием при этом подземных пустот и сопровождаемое провалом земной поверхности;

- подтопление - любое повышение уровня грунтовых вод по критических величин.

Воздействия па недра

Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых

Экологические и другие функции недр:

- источник минерально-сырьевых и энергетических природных ресурсов;

- место захоронения вредных веществ и отходов производства, сброс сточных вод; - хранилища нефти, газа и иных веществ;

- особо охраняемые территории (заповедники, памятники природы - карстовые
пещеры);

- среда для возведения подземных сооружений.

Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду - главная экологическая функция.

М.П. Чубик
Экология человека
Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 147 с.

6.4. Антропогенное воздействие на литосферу

Человек, прежде всего, интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный слой литосферы – почву, являющуюся важнейшим компонентом любой экологической системы суши, на базе которого происходит развитие растительных сообществ составляющих, в свою очередь, основу пищевых цепей всех остальных организмов, образующих экологические системы Земли. Люди не составляют здесь исключения: благополучие любого человеческого общества определяется состоянием земельных ресурсов и плодородием почв.

Плодородные земли относятся к условно возобновимым ресурсам, однако время, необходимое для их восстановления, т. е. для формирования плодородного слоя достаточной для сельскохозяйственного использования глубины, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет. В нормальных природных условиях слой в 1 см плодородной почвы образуется за 100–400 лет.

Почвообразование начинается с первичной сукцессии, проявляющейся в физическом и химическом выветривании, ведущем к разрыхлению с поверхности материнских горных пород, таких как базальты, гнейсы, граниты, известняки, песчаники, сланцы. Этот слой выветривания постепенно заселяется микроорганизмами и лишайниками, которые преобразуют субстрат и обогащают его органическими веществами. В результате деятельности лишайников в первичной почве накапливаются важнейшие элементы питания растений, такие как фосфор, кальций, калий и другие. На этой первичной почве теперь могут поселиться растения и сформировать растительные сообщества, определяющие лицо биогеоценоза. Постепенно в процесс почвообразования вовлекаются более глубокие слои земли. Поэтому большинство почв имеет более или менее выраженный слоистый профиль, разделяемый на почвенные горизонты. В почве поселяется комплекс почвенных организмов – эдафон: бактерии, грибы, насекомые, черви и роющие животные. Эдафон и растения участвуют в образовании почвенного детрита, который через свой организм пропускают детритофаги – черви и личинки насекомых. Например, дождевые черви на гектаре земли за год перерабатывают около 50 т почвы. При разложении растительного детрита образуются гуминовые вещества – слабые органические гуминовые и фульвокислоты – основа почвенного гумуса. Его содержание обеспечивает структурность почвы и доступность растениям минеральных элементов питания. Мощность богатого гумусом слоя определяет плодородие почвы.

В результате же хозяйственной деятельности человека в мире из севооборота уходит столько же земель, сколько вводится в результате мелиоративных и ирригационных работ, на которые тратятся огромные средства. К основным видам антропогенного воздействия на почвы относят следующие:

2) вторичное засоление и заболачивание;

4) отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства;

Так, в частности, эрозия от антропогенного воздействия происходит в 100–1000 раз быстрее, чем в природных условиях. В результате эрозии антропогенного происхождения за последние столетия потеряно 2 млрд га плодородных земель. Большие территории ранее плодородных целинных земель, освоенные под пашню, становятся бесплодными. Оставаясь лишенными на длительное время какой-либо растительности, эти земли оголены ветрами, унесшими верхний гумусовый слой. Кроме того, почва, лишенная растительного покрова, слабо поглощает осадки, и плодородный слой легко вымывается дождями. Так превратились в пустыню обработанные в 30-х годах нашего века большие территории в Техасе, то же происходит с целинными землями Казахстана.

Всего в составе сельскохозяйственных угодий России эрозионно-опасные и подверженные водной и ветровой эрозии почвы занимают более 125 млн га, в том числе эродированные — 54,1 млн га. Каждый третий гектар пашни и пастбищ является эродированным и нуждается в защите от деградационных процессов.

При этом человечество уже не может активно использовать экстенсивный путь развития сельского хозяйства (т.е. расширять площади пахотных земель), а в то же время интенсивный путь, основанный на поддержании и повышении плодородия почв, связан с обязательным применением удобрений. Ежегодно на полях рассеивается около 500 млн т минеральных удобрений и свыше 4 млн т ядохимикатов. При нарушении технологии использования удобрений (что неизбежно) их неблагоприятное воздействие на окружающую природную среду многосторонне сказывается на различных компонентах биосферы. При этом может происходить:

В настоящее время влияние пестицидов на здоровье населения многие ученые приравнивают к воздействию на человека радиоактивных веществ.

Значительно снижает плодородие почв их засоление – повышение содержания легкорастворимых солей. Оно может быть вызвано, например, привнесением солей грунтовыми или поверхностными водами. Наиболее часто засоление вызывается нерациональной системой орошения земель. Так же засолению почвы на больших площадях способствует строительство водохранилищ, вызывающее повышение уровня грунтовых вод. Особенно высок процент засоления почв в районах древнего орошаемого земледелия, например в долине Нила засолено более 80 % земель, в долине реки Инд – около 67 %.

Продолжается наступление широким фронтом пустынь. Около 60 тыс. км 2 земли приходит в негодность или полностью гибнет каждый год в результате сильных и повторяющихся засух. Пустыня Сахара постепенно захватывает обширные территории Судана, Эфиопии, Сомали, Сенегала. Огромные территории превращаются в пустыни в таких странах, как Бразилия, Иран, Пакистан, Бангладеш, Афганистан. Это наступление песков угрожает благополучию и жизни 600–700 млн людей.

Под угрозой опустынивания находятся практически треть территории суши Земли, т.е. почти 45 млн км 2 , на которых проживают более 850 млн человек. Большая часть засушливых земель не вырабатывает полностью свой производственный потенциал и характеризуется весьма невысокой урожайностью. В единицах потерь продукции это составляет примерно 30 млрд долларов в год. Дополнительные расходы по реабилитации и восстановлению истощенных и засушливых земель зачастую слишком велики даже для экономики развитых стран. Более того, причины деградации земель и затраты на их восстановление очень сильно варьируют от региона к региону даже в пределах одной страны.

Отрицательно влияет на сохранность и плодородие почвы интенсивная вырубка лесов и применение неправильных агротехнических приемов. Среди других факторов, влияющих на процесс деградации сельскохозяйственных территорий, можно назвать неравномерное распределение земель, отсутствие развитой инфраструктуры для поддержки правильного экологически безвредного земледелия.

Объем загрязнения почв ежегодно возрастает. Огромное количество отбросов, богатых органическими веществами, обсемененные бактериями и яйцами гельминтов, ежедневно поступают в почву населенных мест и загрязняют ее. При этом в почву населенных мест с выделениями и отбросами могут попасть возбудители инфекционных заболеваний – дизентерии, брюшного тифа, туляремии, сибирской язвы и др. Многочисленные возбудители болезней выживают в почве достаточно долго, что создает условия для заражения человека. Так бактерии дизентерии выживают в почве от 25 до 100 дней, тифозно-паратифозной группы – до 100 и даже 400 дней. Годами сохраняют жизнеспособность и вирулентность спорообразующие бактерии столбняка, газовой гангрены, ботулизма, сибирской язвы. Заражение может происходить за счет непосредственного контакта с почвой, а также через выращиваемые на ней продукты питания и через источники водоснабжения, куда атмосферные воды смывают загрязнения с поверхности почвы. Особенно велика роль почвы в распространении гельминтов.

Химическое загрязнение поверхности земли происходит, как правило, медленно и поэтому долго протекает относительно незаметно. Однако в какой-то момент времени концентрация вредных веществ в почве достигает своего пика, и она становится опасной для растений, животных и человека.

Особым источником изменений в природном состоянии почвы являются выбросы промышленных, в первую очередь химических, предприятий. Рядом исследований установлено, что на расстоянии до 2–5 км от разных предприятий в почве накапливаются мышьяк, ртуть, фтор, свинец, медь, марганец и др.

Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Результаты анализа образцов почвы, отобранных на расстоянии нескольких метров от дороги, показывают 30-кратное превышение концентрации свинца по сравнению с его содержанием в почве незагрязненных районов.

Большинство промышленных и коммунальных выбросов, в конечном счете, оседает на поверхности и концентрируется в почве, самоочищение которой происходит очень медленно, а в районах с холодным климатом почти не происходит.

Например, при исследовании почв в районе расположения горно-химического комплекса по производству фосфорных минеральных удобрений (г. Кировск Мурманской области) было установлено, что степень накопления загрязнений в снежном покрове вблизи предприятий по 11 химическим элементам превышает фоновый уровень до 200 раз. Загрязнение поверхностного слоя почвы в целом соответствует загрязнению снежного покрова. В зоне жилой застройки на расстоянии до 7 км от обогатительных фабрик накопление тяжелых металлов в почве оказалось выше среднего регионального уровня в 15–120 раз.

К числу химических соединений, загрязняющих почву, относятся и канцерогены. Наиболее широкое распространение имеют такие канцерогены, как полициклические ароматические углеводороды. В эту группу входят более 200 агентов, в т.ч. бенз(а)пирен, дибенз-3,4-бензфлуарантон и др., обладающие высокой канцерогенностью. Основными источниками загрязнения почвы канцерогенами являются выхлопные газы самолетов, автотранспорта, выбросы промышленных предприятий.

Интенсивное загрязнение почвы происходит в результате неправильного оборудования и неправильной эксплуатации очистных сооружений – полей орошения, полей ассенизации, биопрудов, отстойников, шламонакопителей, городских и промышленных свалок.

Одной из серьезных экологических проблем России является загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами. В результате, например, в отдельных районах Тюменской и Томской областей концентрации нефтяных углеводородов в почвах превышают фоновые значения в 150–250 раз. В Западной Сибири выявлено свыше 20 тыс. га, загрязненных нефтью с толщиной слоя не менее пяти сантиметров.

Загрязняющие вещества, накапливаясь в почвенном покрове, постепенно изменяют его химический состав, в результате чего в первую очередь гибнут микроорганизмы, осуществляющие процессы разложения органики, попадающей в почву. В итоге почва становится «мертвой».

Серьезная антропогенная нагрузка на литосферу происходит вследствие интенсивной добычи минерального сырья. В настоящее время его ежегодно мировое потребление составляет 120 млрд т. Причем в процессе преобразования литосферы человек уже извлек более 125 млрд т угля, 32 млрд т нефти, более 100 млрд т других полезных ископаемых.

Всего лишь за один год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекается и перерабатывается более 150 млрд т горных пород, откачиваются миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов. Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород – терриконов, достигающих высоты 50–80 м, а в отдельных случаях и более 100 м.

Спектр влияния на биосферу разрушенных ландшафтов, распространения загрязнителей, образующихся в результате деятельности горнодобывающих и обогатительных предприятий, настолько широк, что в ряде районов вызывает непредсказуемые эффекты, губительно сказывающиеся на состоянии почвы, растительности, представителей животного мира, здоровье людей.

Наиболее существенные нарушения природной среды возникают при открытых горных работах, для организации которых и используется обычно значительная территория, занятая карьерами, отвалами, железнодорожными и автомобильными дорогами, обогатительными фабриками и другими промышленными сооружениями. Так, средняя площадь карьера строительных материалов составляет 30–50 га, карьера по добыче марганцевой руды или угля – 1000–2000 га, железорудного карьера – 150–500 га.

Открытый способ разработки является основным направлением развития горной промышленности, что вызывает увеличение территорий, которые частично или полностью подвергаются нарушению. Так в районах добычи железной руды на месторождениях Курской магнитной аномалии к настоящему времени отвалы составляют более 1 млрд м 3 .

Нарушенные горными разработками земли представляют собой склоновые поверхности различной формы и ориентировки, увенчанные гребнями или конусами, существенно отличающиеся по ряду своих свойств от естественных. Открытыми разработками россыпных месторождений нарушены природные долинные ландшафты многих рек Южной и Северо-Восточной Сибири. Часть нарушенных долинных ландшафтов освоена вторичной растительностью, часть представляет собой открытые техногенные бедленды, называемые иногда "лунными ландшафтами". В большинстве случаях самовосстановления растительности нарушенных долинных ландшафтов, последние не достигают зональной биологической продуктивности и, соответственно, экологической ценности и значимости.

Воздействие на литосферу подземных горных разработок проявляется в образовании на поверхности Земли отвалов вскрышных и вмещающих пород; хвосто- и шламохранилищ, в которых накапливаются породные отходы, остающиеся после обогащения руд; разного рода провалов и впадин, различающихся формой и глубиной.

Обнаженные горные породы в бортах провалов, поверхность терриконов, хвосто- и шламохранилищ нередко становятся источником пылеобразования, а при разработке горючих полезных ископаемых – дыма, причем в составе пыли и дыма в воздух могут попадать фитотоксичные компоненты. Они же могут оказаться и в грунтовых водах, формирующих свой химический состав в провальных мульдах и отвальных породах. Таким образом, помимо воздействия на рельеф поверхности земли, подземные горные разработки могут также приводить к загрязнению поверхности почвы, растительности и подземных вод.

Влияние геолого-разведочных работ состоит в нарушении поверхности и почвенно-растительного покрова при организации и обустройстве площадок буровых работ, строительстве и эксплуатации временных дорог и поселков разведчиков, прокладке дорожных трасс и зимников гусеничного транспорта, неорганизованной езды гусеничного транспорта. Подсчитано, что, при сооружении простейшей дороги шириной всего 4 м, размеры занимаемой ею площади составят 1 га на каждые 2,5 км трассы.

Еще большие разрушения ландшафтов вызывает транспортировка тракторами не разобранных буровых вышек: при передвижении буровой вышки на 15 км нарушается до 100 га поверхности, подверженной, в последующем, активизации различных экзогенных, в т.ч. криогенных процессов.

Полной переработке подвергаются земельные участки, на которых непосредственно производятся геолого-разведочные работы. В частности, площади земель, отводимые для организации разведочного бурения, проходки открытых разведочных выработок, строительства временных поселков, ремонтных баз, складов ГСМ и различных иных материалов и оборудования, стоянок гусеничного и автомобильного транспорта. Проходка открытых разведочных горных выработок (канав и шурфов) сопровождается формированием соответствующих выемок и породных отвалов, причем при проходке канав взрывом, их ширина и разброс породы от оси канавы изменяется десятками метров в каждую сторону. Существенное воздействие на природные ландшафты северных территорий оказывают глубокие разведочные работы на нефтяные и газовые месторождения. В частности, загрязнения земель в результате эксплуатации скважин могут возникать как следствие обслуживания узлов и механизмов буровой установки: очистки сеток вибросит, обмыва буровых площадок и оборудования, утечек химреагентов в процессе приготовления буровых растворов, сброса выбуренной породы, аварийных сбросов загрязнителей при нефтегазопроявлениях, засорениях и нарушениях целостности системы желобов или неисправностях запорной арматуры. На все эти воздействия накладываются аварийные ситуации прямого попадания на поверхность углеводородного сырья.

В процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры в той или иной степени, претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушение, вибрации и другие воздействия.

К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся: статические и динамические нагрузки, тепловое воздействие, электрические воздействия.

Статические нагрузки – это наиболее распространенный вид антропогенного воздействия на горные породы. Под действием статических нагрузок от зданий и сооружений образуется зона активного изменения горных пород, достигающая глубин 70–100 м.

Динамические нагрузки включают вибрации, удары, толчки и другие динамические воздействия, типичные при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов. Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы (пески, торф). Прочность этих пород заметно снижается, они уплотняются, структурные связи нарушаются, возможно, внезапное разжижение и образование оползней, отвалов, плывущих выбросов и других неблагоприятных процессов. Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, действие которых сходно с сейсмическими воздействиями. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве автомобильных и железных дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых. Очень часто взрывы сопровождаются нарушением природного равновесия – возникают оползни, обвалы и т. п.

Повышение температуры горных пород наблюдается при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др. Так в зоне подземной газификации углей при температуре 1000–1600 °С породы спекаются, “каменеют” и теряют свои первоначальные свойства. Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП) порождает блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. При этом изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические свойства пород.

О.А. Барабанова, И.Н. Безкоровайная, Е.Б. Бухарова [и др.]
Экология: курс лекций
Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – 325 с.

Читайте также:

  
• Mass effect странный шар
  
• Ты хочешь чтобы я переспала с тобой за шоколадку
  
• Pillars of eternity 2 последствия решений первой части
  
• Сравнение golang и rust
  
• В какой стране будет солнечное затмение