Реферат литосфера и ее рациональное использование

Обновлено: 17.06.2024

Цель исследования изучить основные положения о литосфере и факторы, влияющие на нее.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Изучить состав, строение и свойства литосферы;
Рассмотреть экологические функции литосферы;
Выяснить источники загрязнения почвы и способы борьбы .

Содержание работы

Введение 3
1. Литосфера. Общие положения. 4
1.1. Состав литосферы. 4
1.2. Строение литосферы. 6
1.3. Свойства литосферы. 8
2. Экологические функции литосферы. 9
2.1. Классификация экологических функций литосферы. 9
2.2. Геодинамическая функция. 10
2.3. Геофизическая функция. 12
2.4. Геохимическая функция. 13
2.5. Ресурсная функция. 14
3. Источники загрязнения почвы. 15
3.1. Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. 15
3.2. Промышленные предприятия. 15
3.3. Транспорт. 15
3.4. Сельское хозяйство. 16
3.5. Загрязнение почвы тяжелыми металлами. 16
3.6. Загрязнение почвы пестицидами. 17
4. Контроль загрязнения почвы. 18
5. Способы обезвреживания и утилизации отходов. 19
5.1. Способы обезвреживания жидких радиоактивных отходов. 19
5.2. Способы обезвреживания, утилизация и ликвидации твердых бытовых отходов. 19
6. Самоочищение литосферы. 21
Заключение 22
Список литературы 23

Файлы: 1 файл

Литосфера и экология.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Инженерно - строительный факультет

Студент 4015/4 группы 4 курса

Блонская Юлия Валентиновна

Зачётная книжка № 10010018з

Семин Евгений Геннадиевич

1. Литосфера. Общие положения. 4

1.1. Состав литосферы. 4

1.2. Строение литосферы. 6

1.3. Свойства литосферы. 8

2. Экологические функции литосферы. 9

2.1. Классификация экологических функций литосферы. 9

2.2. Геодинамическая функция. 10

2.3. Геофизическая функция. 12

2.4. Геохимическая функция. 13

2.5. Ресурсная функция. 14

3. Источники загрязнения почвы. 15

3.1. Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. 15

3.2. Промышленные предприятия. 15

3.3. Транспорт. 15

3.4. Сельское хозяйство. 16

3.5. Загрязнение почвы тяжелыми металлами. 16

3.6. Загрязнение почвы пестицидами. 17

4. Контроль загрязнения почвы. 18

5. Способы обезвреживания и утилизации отходов. 19

5.1. Способы обезвреживания жидких радиоактивных отходов. 19

5.2. Способы обезвреживания, утилизация и ликвидации твердых бытовых отходов. 19

6. Самоочищение литосферы. 21

Список литературы 23

Введение

Актуальность экологического изучения литосферы обусловленная тем, что литосфера является средой всех минеральных ресурсов, одним из основных объектов антропогенной деятельности (составных природной среды), через значительные изменения которого развивается глобальный экологический кризис.

Литосфера загрязняется жидкими и твердыми веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна отходов, в том числе более 50 кг полимерных, трудноразлагаемых.

Цель исследования изучить основные положения о литосфере и факторы, влияющие на нее.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Изучить состав, строение и свойства литосферы;
Рассмотреть экологические функции литосферы;
Выяснить источники загрязнения почвы и способы борьбы .

Наибольшая трудность, которая определяет многое в решении экологических проблем - все же недостаточная озабоченность человеческого общества в целом и многих его лидеров проблемами сохранения окружающей среды.

Литосфера. Общие положения.

Литосферой называют твердую оболочку Земли, состоящую из земной коры и слоя верхней мантии, подстилающего земную кору. Расстояние нижней границы земной коры от поверхности Земли изменяется в пределах 5-70 км, а мантия Земли достигает глубины 2900 км. После нее на расстоянии 6371 км от поверхности находится ядро.

Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовые слои. На поверхности литосферы находится почва.

Рис.1. Строение литосферы (разрез).

В границах литосферы периодически происходили и происходят грозные экологические процессы (сдвиги, сели, обвалы, эрозия), которые имеют огромное значение для формирования экологических ситуаций в определенном регионе планеты, а иногда приводят к глобальным экологическим катастрофам. Литосфера не есть единое целое. Она расколота на отдельные куски, части, которые называют плитами. Сейчас литосфера Земли состоит из семи больших плит и нескольких более мелких плит. Литосферные плиты скользят в определенных направлениях, наезжая при этом друг на друга. Упираясь, друг в друга, они создают нарушение водного баланса и напряжения, которые заканчиваются землетрясениями.

Состав литосферы.

Основными соединениями, образующими литосферу, являются диоксид кремния, силикаты и алюмосиликаты. Большую часть литосферы составляют кристаллические вещества, образовавшиеся при охлаждении магмы - расплавленного вещества в глубинах Земли. При остывании магмы образовывались и горячие растворы. Проходя по трещинам в окружающих горных породах, они охлаждались и выделяли содержащиеся в них вещества.

В литосфере выделяют массив горных пород, земную поверхность и почвы. Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты. Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, окислов железа и щелочных металлов.

Основная масса организмов и микроорганизмов литосферы сосредоточенная в грунтах, на глубине не большее нескольких метров. Грунты - органо-минеральный продукт многолетней (сотни и тысячи лет) общей деятельности живых организмов, воды, воздуха, солнечного тепла и света есть одними из важнейших природных ресурсов. Современные грунты являются трехфазной системой (разнозернистые твердые частицы, вода и газы, растворенные в воде, и порах), которая состоит из смеси минеральных частиц (продукты разрушения горных пород), органических веществ (продукты жизнедеятельности биоты ее микроорганизмов и грибов). Наибольшей трансформации подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши. Суша занимает 29,2% поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которых важнейшее значение имеет плодородная почва.

Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: О, Si, Аl, Fe, Са, Мg, Na, К.

Строение литосферы.

Земная кора - внешняя оболочка литосферы. Состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Отличают океаническую и материковую земную кору. В составе первой отсутствует гранитный слой. Максимальная толщина земной коры около 70 км - под горными системами, 30- 40 км - под равнинами, наиболее тонкая земная кора - под океанами, всего 5- 10 км.

Остальная часть называется внутренней литосферой, которая включает также и центральную часть, называемую ядром. О внутренних слоях литосферы нам почти ничего не известно, хотя на их долю приходится почти 99,5% всей массы Земли. Их можно изучать только с помощью сейсмических исследований.

Литосфера разбита на блоки - литосферные плиты - это крупные жесткие блоки земной коры, которые двигаются по относительно пластичной астеносфере. Литосфера под океанами и континентами значительно различается.

Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами и в основном состоит из дунитов и гарцбургитов.

Литосфера под континентами значительно холоднее, мощнее и, видимо, разнообразнее. Она не участвует в процессе мантийной конвекции, и претерпела меньше циклов частичного плавления. В целом она богаче несовместимыми редкими элементами. В её составе значительную роль играют лерцолиты, верлиты и другие богатые редкими элементами породы.

Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, самые крупные - Евразийская, Африканская, Индо-Австралийская, Американская, Тихоокеанская, Антарктическая. Литосферные плиты движутся с возвышающейся на них сушей. В основе теории движения литосферных плит - гипотеза А. Вегенера о дрейфе континентов.

Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. С другой стороны, разделение земной коры на плиты не однозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Движение литосферных плит обусловлено перемещением вещества в верхней мантии. В рифтовых зонах оно разрывает земную кору и расталкивает плиты. Большинство рифтов находится на дне океанов, где земная кора тоньше. На суше крупнейшие рифты расположены в районе Великих Африканских озер и озера Байкал. Скорость движения литосферных плит - -1-6 см в год.

При столкновении литосферных плит на их границах образуются: горные системы, если в зоне столкновения обе плиты несут материковую кору (Гималаи), и глубоководные желоба, если одна из плит несет океаническую кору (Перуанский желоб).

Границы литосферных плит - это подвижные области, где происходят горообразование, сосредоточены области землетрясений и большинство действующих вулканов (сейсмические пояса). Самые обширные сейсмические пояса - Тихоокеанский и Средиземноморского - Трансазиатский.

На глубине 120-150 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называется астеносферой. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде.

Свойства литосферы.

Существенным, хотя и не всегда сразу заметным, стало нарушение литосферных функций почв, в которых почвенный покров выступает как некая защитная по отношению к литосфере оболочка, контролирующая состав верхних горизонтов литосферы и их функционирование. Важнейшим свойством литосферы является ее изменчивость.

Неоднородность литосферы проявляется в таких важнейших ее свойствах, как анизотропность и симметрия-диссимметрия. Анизотропность формально можно определить как зависимость некоторой функции геологического параметра от преобразований вращения. Это свойство проявляется на всех уровнях организации литосферы: в виде структурной этажности, ярусности, фациальной изменчивости, слоистости, а также различия текстуры, показателей свойств грунтов и мер их рассеяния в главных направлениях изменчивости и по глубине.

К числу важнейших свойств литосферы принадлежит ее дискретность. Дискретность твердого минерального вещества проявляется в виде пористости, пустотности (кавернозности), трещиноватости, тектонической нарушенности. Дискретностью твердой фазы обусловлено наличие в составе литосферы жидкой, газовой и биологической компонент.

Важнейшим фундаментальным свойством литосферы, отличающим ее от простых тел, является организационностъ, которая, прежде всего проявляется: в уровнях организации вещества литосферы - минеральном, горно-породном, формационном; в наличии структур различных уровней, обусловливающих анизотропность, симметрию-диссимметрию. Организационные свойства литосферы выявляются уже на минеральном уровне в виде кристаллической структуры минералов.

Экологические функции литосферы.

Экологические функции литосферы – функции, определяющие (отражающие) роль и значение литосферы, включая подземные воды, нефть, газы, геофизические поля и протекающие в ней природные и антропогенные геологические процессы, в жизнеобеспечении и эволюции биоты , главным образом, человеческого сообщества.

Классификация экологических функций литосферы.

Классификация экологических функций литосферы включает:

Геодинамическую экологическую функцию литосферы - отражает свойство литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные геологические процессы и явления. Она изучается экологической геодинамикой;
Геофизическую экологическую функцию литосферы - отражает совокупность свойств геофизических полей полей (неоднородностей) литосферы влиять на состояние биоты и человека. Она изучается экологической геофизикой;
Геохимическую экологическую функцию литосферы - отражает свойство геохимических полей (неоднородностей) природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты в целом и здоровье человека в частности. Она изучается экологической геохимией;
Ресурсную экологическую функцию литосферы - определяет роль минеральных органических и органоминеральных ресурсов литосферы, а также ресурсов геологического пространства, необходимых для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и социальной структуры (человеческое сообщество). Она изучается экологическим ресурсоведением.

Можно выделить четыре класса состояния литосферы:

удовлетворительное или благоприятное;
условно удовлетворительного или неблагоприятное;
неудовлетворительное или весьма неблагоприятное;
катастрофическое - ему соответствует четыре зоны нарушения экосистемы – нормы, риска, кризиса и бедствий.

Геодинамическая функция.

Реализация геодинамической функции проявляется как непосредственно - через негативное по отношению к биоте явления, так и опосредованно - через геофизическую, ресурсную, или геохимическую функции. Например, оценку эрозии можно рассматривать через интенсивность процесса и количественную охват ею определенной территории (геодинамический критерий оценки), или через потерю или сокращение земельных ресурсов и запасов гумуса (ресурсный критерий оценки).

Литосфера — слой земной коры толщиной 15-70 км. Ее верхний слой толщиной 2-3 км — биолитосфера — слагается из объектов живой и неживой природы и антропогенных объектов.

Основные задачи охраны биолитосферы: рациональное использование исчерпаемых и невозобновляемых видов ресурсов природы, сохранение плодородия почв, минимизация и по возможности полное исключение вредных воздействий на растительный и животный мир, геологические породы и другие компоненты природной среды. Сначала рассмотрим объекты неживой природы.

полное и комплексное геологическое изучение недр; соблюдение порядка их предоставления;

полное извлечение из недр и разумное использование запасов основных и совместно залегающих полезных ископаемых, их компонентов;

исключение вредного влияния работ, связанных с использованием недр, на сохранность запасов полезных ископаемых, горных выработок, буровых скважин и подземных сооружений;

запрещение необоснованной и самовольной застройки площадей залегания полезных ископаемых, соблюдение установленного порядка использования этих площадей для других целей;

запрещение загрязнения недр при подземном хранении нефти, газа и иных веществ, захоронении вредных веществ и отходов производства, при сбросе сточных вод.

Реальное воплощение в жизнь рациональных способов использования недр Земли и других природных ресурсов будет возможно лишь тогда, когда экономически, в правовом и моральном плане, будет невыгодно хищнически пользоваться дарами природы. Для этого необходимо должное наблюдение за использованием природных ресурсов, доведение информации о нарушениях в природопользовании до широкого круга общественности, своевременное и в достаточном объеме принятие мер к виновным.

Мероприятия по рациональному использованию земельных ресурсов. Они должны обеспечить правовую, экономическую, организационную и инженерно-техническую защиту земель от необоснованного изъятия их из сельскохозяйственного оборота, нерационального их использования, вредных воздействий на них. Для рационального использования земли и улучшения ее плодородия должны проводиться следующие мероприятия:

грамотная агротехника — научно обоснованные севообороты, безотвальная обработка почвы для предохранения ее от эрозии, разумное использование удобрений, пестицидов;

мелиорация (лат. melioratio — улучшение) земель, включающая в себя обеспечение искусственного орошения, насаждение защитных лесополос, укрепление песков, осушение заболоченных земель и т. п.;

рекультивация почв после техногенного нарушения почвенных слоев при открытой добыче полезных ископаемых, после строительных, дорожных работ.

Характер и степень рекультивации земель зависят от их последующего предназначения: для сельского, лесного и рыбного хозяйства, для создания зон отдыха. Более всего необходима рекультивация земель для пашни, площади которой постоянно сокращаются. Однако такая рекультивация требует большого объема земельных работ по планировке (выравниванию) территории и созданию почвенного слоя 0,5-0,8 м, т.е. значительных людских, технических и финансовых затрат. К сожалению, рекультивация нарушенных земель проводится далеко не всегда и не везде, не в нужных объемах и не на соответствующем уровне. Часто производители работ на разрезах, карьерах, рудниках ограничиваются подготовкой нарушенных территорий к затоплению для рыбного хозяйства (не надо засыпать карьеры, глубокие выемки) или создания зон отдыха, в лучшем случае — подготовкой почвы для посадки леса. Для лесопосадок не требуется тщательного выравнивания отвальных площадей. Поэтому им отдается предпочтение в холмистой и горной местности. Рекультивируемые земли широко используют под пастбища или сенокосы, поскольку затраты на обработку почвы, внесение удобрений и посев окупаются через несколько лет.

Необходим эффективный мониторинг земель, т.е. систематическое наблюдение за состоянием земельного фонда с целью выявления динамики деградации и загрязнения почв, изменения продуктивности земель, их рекультивации и рационального использования. Это позволит своевременно принимать правовые и экономические меры по сохранению размеров и плодородия почв.

Меры по предотвращению загрязнения вод и земель

Загрязнение вод и земель бытовыми и производственными сбросами и отходами происходит прежде всего из-за отсутствия должного контроля и спроса, а также терпимого отношения населения и власть имущих к таким загрязнениям. Чтобы предотвратить неоправданное загрязнение вод и земель, необходимо:

активно, настойчиво, используя все средства информации, вести убедительную воспитательную, организационную, правовую работу среди всего населения и производителей материальных средств по экономному расходованию чистой воды, природных ресурсов, по грамотному, рациональному порядку сбора, сортировке, переработке стоков и отходов;

в нужном объеме разрабатывать проекты, строить, пускать в эксплуатацию устройства, пункты, заводы, комплексы по сбору и полной очистке сточных вод и переработке отходов;

вести надежный мониторинг за очисткой сточных вод, утилизацией и переработкой отходов;

своевременно и в полном объеме взимать солидные штрафы с физических лиц за загрязнение биосферы мусором, отходами и с юридических лиц — за превышение предельно допустимых норм при сбросе очищаемых вод, за свалки отходов и недостатки в их переработке.

Объект изучения экологической геологии - верхние горизонты литосферы как абиотическая компонента природных и антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации. Она изучается биотопы экосистем, их экологическую роль и экологические функции литосферы. Тесно связанные основные функции литосферы - ресурсная, геодинамическая, геофизическая и геохимическая.

Определение экологических функций литосферы

II. Классификация экологических функций литосферы

Классификация экологических функций литосферы включает:

• Геодинамическую экологическую функцию литосферы - отражает свойство литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные геологические процессы и явления. Она изучается экологической геодинамикой _[3].

• Геохимическую экологическую функцию литосферы - отражает свойство геохимических полей (неоднородностей) природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты в целом и здоровье человека в частности. Она изучается экологической геохимией _[3].

• Геофизическую экологическую функцию литосферы - отражает совокупность свойств геофизических полей полей (неоднородностей) литосферы влиять на состояние биоты и человека. Она изучается экологической геофизикой _[3].

• Ресурсную экологическую функцию литосферы - определяет роль минеральных органических и органоминеральных ресурсов литосферы, а также ресурсов геологического пространства, необходимых для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и социальной структуры (человеческое сообщество). Она изучается экологическим ресурсоведением _[3].

Можно выделить четыре класса состояния литосферы:

• удовлетворительное или благоприятное;

• условно удовлетворительного или неблагоприятное;

• неудовлетворительное или весьма неблагоприятное;

• катастрофическое - ему соответствует четыре зоны нарушения экосистемы – нормы, риска, кризиса и бедствий.

1. Геодинамическая функция

Геодинамическая экологическая функция литосферы - это функция, отражающая способность литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные (техногенные) геологические процессы и явления. _[1]

Объект изучения эколого-геодинамических исследований - геологические процессы и геодинамические зоны и аномалии.

Предмет изучения – знания о воздействии этих компонентов литосферы на биоту. Их проявление связано как с факторами извне (космическими), так и с разрядкой напряжений в геофизических полях Земли, а влияние геологических процессов на биоту – с преобразованием рельефа.

Реализация геодинамической функции проявляется как непосредственно -через негативное по отношению к биоте явления, так и опосредованно - через геофизическую, ресурсную, или геохимическую функции. Например, оценку эрозии можно рассматривать через интенсивность процесса и количественную охват ею определенной территории (геодинамический критерий оценки), или через потерю или сокращение земельных ресурсов и запасов гумуса (ресурсный критерий оценки).

Существует два подхода к оценке воздействия геодинамического фактора литосферы на биоту. Первый подход связан с анализом и оценкой воздействия отдельных геологических процессов на человека и проявляет экологические последствия этих процессов. Второй связан с изучением современных геодинамических зон и аномалий литосферы и их воздействием на биоту. Эти факторы определяют состояние массивов горных пород, участков повышенной трещиноватости, проницаемости, влияющих на особенности циркуляции подземных вод, увеличение количества геологических и экологически опасных техногенных процессов.

Геодинамические аномалии влияют на процесс проникновения физических и химических загрязнителей в литосферу, окружающий ландшафт, биологические объекты, на здоровье человека и снижают ценность почвенных ресурсов.

Иерархия структуры геодинамической экологической функции литосферы:

Первый уровень - все геологические процессы и геодинамические зоны.

Второй уровень - группы геологических, других природных и техногенных процессов, различающихся по характеру проявления и воздействия на экосистему и человека, и геодинамические аномалии.

Рис. 3 Структура геодинамической экологической функции литосферы (По А.Д. Абалакову)

Особенностью эколого-геодинамической функции литосферы является проявление негативных и позитивных свойств к развитию и пространственному распространению биоты. Некоторые геодинамические процессы не проявляют прямого воздействия на биоту, а другие оказывают катастрофическое воздействие на растительный покров, животный мир и человека.

2. Геофизические функции

Геофизическая экологическая функция литосферы – это влияние геофизических полей литосферы на состояние биосферы.

Объект изучения - геофизические поля, их аномальные проявления вплоть до образования геопатогенных зон.

Предмет исследования – взаимодействие полей с биотой и их влияние на состояние биоты.

Любое отклонение от естественных условий несет с собой опасность возникновения негативных для биоты последствий. В ответ на такое воздействие живые организмы могут адаптироваться или патологически измениться.

Геофизические поля – естественные физические поля космического и земного (ионосферного, атмосферного, гидросферного, литосферного, глубинного) происхождения, а также техногенные поля, действующие в пределах литосферы, преобразованные и распределенные ею. _[1]

Геофизические поля делятся на:

-гравитационное (поле силы тяжести); - магнитное; -электрического тока (постоянного, переменного и медленно меняющегося); -температурное; -сейсмическое (поле упругих механических колебаний); -радиационное (поле ионизирующего излучения).

Наиболее экологически значимые - гравитационное, температурное, геомагнитное, электрическое и радиационное поля.

Геофизические поля (естественные и техногенные), накладываясь друг на друга, создают вблизи земной поверхности (по обе стороны от нее по вертикали) энергосферу (область существования избыточного энергетического потенциала). В пределах этой сферы происходит энергообмен между Землей и космическим пространством, объектами живой и неживой природы. Естественные и техногенные геофизические поля не существуют раздельно, они накладываются друг на друга в соответствии с принципом суперпозиции (наложения).

Проблемы геофизической экологической функции литосферы:

1. экологическое воздействие геофизических полей на природные и природно-технические экосистемы;

2. техногенное физическое загрязнение литосферы;

3. Геохимические функции

Геохимическая экологическая функция литосферы – это влияние геохимических полей литосферы на состояние биоты в целом.

Объект исследований - вещественный, химический состав компонентов литосферы (горные породы, минералы, донные осадки, почвы, подземные воды, нефть, газы) и формируемые ими поля природного и техногенного происхождения.

Предмет исследований – знания о геохимической экологической функции и геохимических свойствах литосферы.

Геохимические неоднородности литосферы – это геохимические зоны, геохимические провинции и геохимические аномалии, являющиеся функциональными территориальными (точнее объемными) единицами эколого-геохимических исследований.

Геохимические неоднородности литосферы делятся на:

литохимические, обусловленные составом горных пород, почв, донных осадков, техногенных грунтов;
гидрохимические – подземных вод;
атмохимические – газовым составом почв, горных пород, подземных вод;
сноухимические – снегового покрова;
биохимические – биоты.

По генезису среди геохимических неоднородностей литосферы следует выделять:

природные (естественно-исторические), сформировавшиеся в ходе геологической жизни планеты;
природно-техногенные (новообразованные), формирование которых произошло в эпоху техногенеза вследствие использования высокоотходных технологий при низком уровне внедрения средозащитных мероприятий.

Выделяются три пути воздействия химических элементов литосферы на биоту и человека _[2]:

– воздушный – через попадание токсикантов в виде газа или аэрозолей в организм человека; – водный – через подземные воды, употребляемые для

– пищевой – через трофическую цепь от загрязненных растений к животным и человеку.

Чаще всего они проявляются совместно, усугубляя негативное воздействие на население, проживающее в зоне воздействия геохимических факторов. Принятие природоохранных мер не может быть основано лишь исключительно на оценке загрязнения местности через медико-статистические показатели (заболеваемость, смертность населения и т. д.), а требует установления среды и источников загрязнения и путей попадания токсикантов в организм человека.

4. Ресурсные функции

Ресурсная функция – это способность литосферы обеспечивать потребности биоты минеральными органическими и органоминеральными ресурсами.

Потребности человека при этом не должны вступать в противоречие с потребностями биоты. В современном мире отмечается ресурсная напряженность, обусловливающая необходимость перехода человечества к системному ресурсному мышлению. Этот переход должен совершиться в ближайшие годы, поскольку человечество для этого имеет, по оценкам экспертов, всего 3—4 десятилетия. Важнейшая проблема экологической геологии - выработка теоретического фундамента, описывающего ресурсы литосферы.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Вопрос изучения литосферы актуален с каждым годом все больше. Экологическое изучение литосферы обусловлено тем, что литосфера является средой всех минеральных ресурсов, одним из основных объектов антропогенной деятельности (составных природной среды), через значительные изменения которого развивается глобальный экологический кризис. Экологическим изучением литосферы занимается раздел науки под названием геологическая экология.

В верхней части континентальной земной коры развиты грунты почвы, значение которых для человека тяжело переоценить. Почвы - органо-минеральный продукт многолетней (сотни и тысячи лет) общей деятельности живых организмов, воды, воздуха, солнечного тепла и света есть одними из важнейших природных ресурсов. В зависимости от климатических и геолого-географических условий грунты имеют толщину от 15-25 см до 2-3 м.

Почва возникла вместе с живым веществом и развивались под влиянием деятельности растений, животных и микроорганизмов, пока не стали очень ценным для человека плодородным субстратом. Основная масса организмов и микроорганизмов литосферы сосредоточенная в грунтах, па глубине не большее нескольких метров. Современные почвы являются трехфазной системой (разнозернистые твердые частицы, вода и газы, растворенные в воде, и порах), которая состоит из смеси минеральных частиц (продукты разрушения горных пород), органических веществ (продукты жизнедеятельности биоты ее микроорганизмов и грибов). Грунты играют огромную роль в кругообороте воды, веществ и углекислого газа.

С разными породами земной коры, как и с ее тектоническими структурами, связанные разные полезные ископаемые: горючие, металлические, строительные, а также такие, что есть сырьем для химической и пищевой промышленности.

1.Что такое литосфера?

Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. Нижняя граница литосферы нечеткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, изменением скорости распространение сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25— 200 и 5—100км.

Рассмотрим в общем виде геологическое строение Земли. Третья за отдаленностью от Солнца планета — Земля имеет радиус 6370 км, среднюю плотность— 5,5 г/см3 и состоит из трех оболочек — коры, мантии и ядра. Мантия и ядро делятся на внутренние и внешние части.

Глубинные толщи литосферы, которые исследуют геофизическими методами, имеют довольно сложную и еще недостаточно изученное строение, так же, как мантия и ядро Земли. Но уже известно, что с глубиной плотность пород возрастает, и если на поверхности она составляет в среднему 2,3-2,7 г/см3, то на глубине близко 400 км - 3,5 г/см3, а на глубине 2900 км (граница мантии и внешнего ядра) - 5,6 г/см3. В центре ядра, где давление достигает 3,5 тыс. т/см2, она увеличивается до 13-17 г/см3. Установлен также и характер возрастания глубинной температуры Земли. На глубине 100 км она составляет приблизительно 1300 К, на глубине близко 3000 км —4800, а в центре земного ядра — 6900 К.

2.Химический состав литосферы.

Преобладающая часть вещества Земли находится в твердом состоянии, но на границе земной коры и верхней мантии (глубины 100—150 км) залегает толща смягченных, тестообразных горных пород. Эта толща (100—150 км) называется астеносферой. Геофизики считают, что в разреженном состоянии могут находиться и другие участки Земли (за счет разуплотнения, активного радиораспада пород и т.п.), в частности - зона внешнего ядра. Внутреннее ядро находится в металлической фазе, но относительно его вещественного состава единого мнения на сегодня нет. Химический состав литосферы представлен в основном всего восемью элементами. Это кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций и натрий. На долю этих элементов приходится около 99,5% вещества земной коры.

Таблица 1. Химический состав земной коры на глубинах 10 - 20 км.

Элемент Массовая доля, %

3.Что такое загрязнение почвы?

Загрязнение почвы — процесс постоянный и неизбежный. Различаться может только степень загрязнения и виды веществ, которые поступают в почву в качестве загрязнителей.

Определенная часть загрязнителей поступает в почву естественным путем (в процессе функционирования биогеоценоза), но большинство вредных веществ является отходами промышленного производства, техники и различных аспектов жизнедеятельности человека.

Что загрязняет почву? Загрязняющие вещества почвы можно разделить на несколько основных категорий:

1.химические элементы и соединения (в особенности тяжелые металлы).

2.нефть и нефтепродукты.

4.минеральные и органические удобрения.

5.бытовые отходы и различные виды мусора.

6.выхлопы автомобильной и другой техники.

8.сточные воды и биологические элементы, выбрасываемые в окружающую среду животноводческой отраслью.

4. Потеря почвы

Для устойчивого развития человеку необходимо осознать свое отрицательное воздействие на почву и принять меры по снижению этого воздействия.

Увеличение численности человечества приводит к более интенсивному землепользованию. Характер деятельности человека весьма разнообразен, и условно можно выделить следующие аспекты: а) сельское и лесное хозяйство; б) разнообразное строительство; в) горнотехнические мероприятия.

Сельское и лесное хозяйство включает земледелие, скотоводство, осушение заболоченных территорий, орошение, обводнение земель, распашку целины, вырубку лесов и др. Разнообразное строительство также уменьшает количество пахотных земель — строительство крупных водохранилищ, каналов, плотин, ГЭС, промышленных комплексов, городов, железных дорог, населенных пунктов, коммуникаций. Горнотехнические мероприятия, такие, как разработка и эксплуатация минерального сырья, добыча полезных ископаемых, в том числе нефти и подземных вод, также изымают большие территории пахотных земель из природных и агроэкосистем. В результате разрушения природных экосистем происходит потеря почвы.

Самое разрушительное влияние на почву оказывает эрозия, т. е. процесс захватывания частиц почвы и их выноса водой (водяная эрозия) или ветром(ветровая эрозия). Вынос может быть медленным и слабым, когда почва медленно выдувается в ходе ветровой эрозии, и катастрофическим, когда водная эрозия образует глубокие овраги после сильного ливня (овражная эрозия). Растительный покров или естественный опал (опавшие листья) обеспечивают защиту земли от всех видов эрозии. Водная эрозия начинается с капельной эрозии — действия ударов дождевых капель; равномерное смывание почвы с поверхности называется плоскостной эрозией. Для удержания воды и биогенов в почве важнее всего гумус и глина, удаление которых за счет эрозии приводит к опустыниванию почвы.

Земельный фонд России имеет много неудобных земель: вечная мерзлота — 47—49%, пески, пустыни, полупустыни — 14—15%, заболоченные земли и болота — 9—10%, тундра — 8%, высокогорье — 3%, города и населенные пункты — 3% и только 15% — пахотные земли, площадь которых составляет около 230 млн га. Из них 160 млн га подвержены эрозии (в большинстве своем — это чернозем и 137 краснозем). Знаменитый воронежский чернозем, 1м3 которого хранится в Париже в качестве эталона плодородия, уже не дает того урожая, который был раньше(уменьшился в 1,5—3 раза). За последние 25 лет площадь сельскохозяйственных угодий уменьшилась на 24%, а пашни — на 18%. Накаждого жителя России приходится 1,5 га пахотных земель, в то время как на душу населения планеты(обрабатывается всего 10,4% всей суши) земли приходится менее 0,5 га, и этот показатель имеет тенденцию к дальнейшему снижению.

Причинами потери почвы является выпахивание, перевыпас, сведение лесов и засоление почвы при орошении.

Выпахивание увеличивает эрозию почвы, уменьшает ее влагоудерживающую способность, инфильтрация и аэрация также уменьшаются.

Перевыпас уничтожает травяной покров. За счет указанных действий произошло опустынивание 61% плодородных земель засушливых районов, в частности: вЮжной Африке — 80%, Западной и Южной Азии — 82—83%, азиатской части бывшегоСССР — 55% и т. д. Ежегодно превращается в пустыню 6 млн га природных почв.

Сведение лесов. Лесной покров особенно эффективно предохраняет почву от эрозии и удерживает почвенную влагу, так как принимает на себя удары дождевых капель и позволяет впитываться в рыхлый, пахотный слой почвы, покрытый опалом. Кроме этого леса эффективно усваивают элементы питания, освобожденные при разложении детрита, т. е, рециркулируют их.

Следовательно, вырубка леса не только приводит к эрозии почвы, но и обедняет ее биогенный состав. Сведение лесов происходит по трем основным причинам: освоение новых территорий под сельскохозяйственные угодья, получение древесины для строительства и бумажной промышленности, использование в качестве топлива.

К потере почвы приводит и ее орошение — искусственное снабжение водой пахотных земель. Орошение приводит к существенному увеличению сельскохозяйственной продукции в регионах, где осадков выпадает недостаточно, но часто приводит к засолению почвы (т. е. солености почвы, выходящей за пределы устойчивости растений), поскольку даже очень хорошая поливная вода содержит солей 500—600 мг/л. При испарении воды из почвы и транспирации через листья растений растворенные в воде соли остаются в почве. 30% орошаемых земель уже засолены. Засоление почвы приводит к ее опустыниванию (азиатская часть СССР засолена на 30%, в США — на 22%, вКитае — на 30%). Одной из причин падения богатейшей когда-то Римской империи было засоление и опустынивание ранее богатых пахотных земель.

Процессы выветривания и почвообразования сильно зависят от климата и состава материнской породы. Если скорость эрозии не будет превышать скорости формирования почвы, то потери почвы не произойдет. Однако в большинстве агроэкосистем этот баланс нарушен, поскольку скорость эрозии в2—10 раз выше допустимой.

В настоящее время контроль за содержанием гумуса входит в число первоочередных задач. Изменение количества органического вещества в почве не только связано с изменением . почвенных свойств и их плодородия, но и отражает влияние внешних негативных процессов, вызывающих деградацию почв.

Содержание гумуса определяют по окисляемости органического вещества. К навеске почвы добавляют окислитель (чаще всего хромлик) и кипятят. При этом органическое вещество, входящее в состав гумуса, окисляется до CO2 и Н2О.

Количество израсходованного окислителя определяют либо титрометрическим методом, либо спектрофотометрическим. Зная количество окислителя, определяют количество органического вещества.

В последнее время применяют анализаторы углерода, в которых происходит сухое сжигание органического вещества в токе кислорода с последующим определением выделившегося СО2.

Антропогенное засоление почв проявляется при недостаточно научно обоснованном орошении, строительстве каналов и водохранилищ. Химически оно проявляется в увеличении содержания в почвах и почвенных растворах легкорастворимых солей — это NaCI, Na 2SО4, MgCI2, MgS04. Наиболее простой метод обнаружения засоления основан на измерении электрической проводимости. Применяют определение электрической проводимости почвенных суспензий, водных вытяжек, почвенных растворов и непосредственно почв. Этот процесс контролируется путём определения удельной электрической проводимости водных суспензий с помощью специальных солемеров. При контроле за загрязнением почв нефтепродуктами решаются обычно три основные задачи: определяются масштабы (площади) загрязнения, оценивается степень загрязнения, выявляется наличие токсичных и канцерогенных загрязнений.

Первые две задачи решаются дистанционными методами, к которым относится аэрокосмическое измерение спектральной отражательной способности почв. По изменению окраски или плотности почернения на аэрофотоснимках можно определить размеры загрязнённой территории, конфигурацию площади загрязнения, а по снижению коэффициента отражения оценить степень загрязнения. Степень загрязнённости почв можно определить по количеству содержащихся в почве углеводородов, которое определяется методами хроматографии.

5.Биотехнология охраны земель.

Загрязненность почв неорганическими ионами и нехватка полезных органических, избыток пестицидов и других вредных минеральных добавок приводят к снижению урожайности и качества сельскохозяйственных культур, а также эрозии и дефляции почвы. При этом традиционные удобрения и методы внесения их в почву являются весьма затратными. (По мнению специалистов США, на производство стакана молока необходимо расходовать в настоящее время стакан дизтоплива).

Вместе с тем имеются безграничные, возобновляемые ресурсы удобрений, содержащие необходимые питательные элементы для сельхозкультур и близкие, а иногда и превышающие по качеству органические удобрения (например: осадки сточных вод станций аэрации). Широкому применению их в сельском хозяйстве препятствует бактериальная зараженность и содержание тяжелых металлов. Если первое препятствие (технически и организационно) в целом разрешимо, то второе — требует новых подходов, основанных на биотехнологических приемах.

В настоящее время в России и за рубежом проводится большая работа по селекции и получению методами генетической инженерии микроорганизмов, способных при внесении их в почву вместе с осадками продуцировать полимеры, переводящие тяжелые металлы в неподвижные формы, и осуществляющие одновременно процесс азотфиксации (усвоение атмосферного азота).Уже не одно десятилетие насчитывает опыт применения красного калифорнийского червя для получения биологически ценного удобрения (биогумуса) из клетчаткосодержащих и широкого спектра органических отходов, а также для улучшения структуры почв, аэрирования. Прошедший через червя гумус обогащен всеми необходимыми аминокислотами, микроэлементами.

Одним из наиболее распространенных и стойких загрязнений земель является нефть. Естественная микрофлора, адаптируясь, способна разрушить загрязнения такого типа. Смешение загрязненной нефтью почвы с измельченной сосновой корой ускоряет на порядок скорость разрушения нефти за счет способности микроорганизмов, существующих на поверхности коры, к росту сложных углеводородов, входящих в состав сосновой смолы, а также адсорбции нефтепродуктов корой.

Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности.

Использование с этой целью продукции океана, гидропоники или искусственно синтезируемых веществ не может, по крайней мере в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова – обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.

Вместе с тем почвенный покров является естественной базой для поселения людей, служит основой для создания рекреационных зон. Он позволяет создать оптимальную экологическую обстановку для жизни, труда и отдыха людей. От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих в почвах химических и биохимических процессов зависят чистота и состав атмосферы, наземных и подземных вод. Почвенный покров – один из наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и человечества в целом.

Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле за использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов. Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию.

Из всех оболочек Земли почвенный покров – самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80-100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 15-20 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.

Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.

Список литературы:

Читайте также: