Воздействие на литосферу

Литосфера — верхняя твердая оболочка земли. Человеческая деятельность влияет в основном на состояние самого верхнего слоя Земли, на почвенный покров. Почва — рыхлый слой поверхностных твердых пород вместе с включенными в него водами, воздухом, животными организмами и продуктами их жизнедеятельности. Почва служит защитным слоем земной коры, в нем происходит газовый обмен между атмосферой и подземной частью гидросферы.

Литосфера не обладает свойством быстрого рассеивания попадающих в нее извне загрязнителей.

Площадь земельного фонда России составляет 1709,8 млн га. Его структура по категориям земель отражена на рис. 2.27.

Анализ качественного состояния земель показывает, что такие процессы, как опустынивание, переувлажнение, заболачивание, подтопление, затопление, зарастание кустарником и мелколесьем, дегуманизация, засоление и промышленное использование, существенно снижают площади земель сельскохозяйственного назначения, качественное состояние почв. Для урбанизированных территорий наиболее характерными являются такие проявления, как разрушение почвенного покрова, химическое загрязнение и захламление земель промышленными и бытовыми отходами.

Химическое загрязнение почв связано со следующими причинами:

• • атмосферным переносом загрязняющих веществ (тяжелые металлы, кислотные осаждения);
• • сельскохозяйственным загрязнением (удобрения, пестициды);

Рис. 2.27. Структура земельного фонда России по категориям земель.

• наземным загрязнением (отходы быта и производств, отвалы топливно-энергетических комплексов, загрязнение нефтью и нефтепродуктами).

Тяжелые металлы поступают в почву преимущественно из атмосферы с выбросами промышленных предприятий (табл. 2.25). Из атмосферы в почву тяжелые металлы попадают чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяются, переходя в гидроксиды, карбонат или в форму обменных катионов.

Наибольшую опасность в плане седиментации токсичных веществ из атмосферы представляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20−50 км, а превышение ПДК достигает 100 раз. Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содержащие тетраэтил свинец, ртуть, диоксины, бенз (а)нирен и т. п. Выбросы ТЭС содержат бенз (а)пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества. Зоны загрязнения имеют радиусы 5 км от трубы и более.

Важным показателем почв является их кислотность. Источниками кислоты и оснований являются продукты распада органических соединений, гидролиз неорганических соединений и загрязнения, вносимые в почву из атмосферы и гидросферы. В зависимости от величины pH почвы относятся к кислым (pH 7).

Подкисление почвы способствует переходу соединений тяжелых металлов в растворимые соединения. Соединения тяжелых металлов и повышенная кислотность обладают синергетическим действием на растения.

Песчаные почвы более устойчивы к загрязнению, они не обладают способностью связывания тяжелых металлов, легко пропускают их через себя с фильтрующимися водами. На таких почвах возрастает опасность загрязнения подземных вод.

Глинистые почвы обладают способностью прочно связывать тяжелые металлы, предохраняя от загрязнения грунтовые воды. Так например, общее количество свинца, которое может задержать метровый слой такой почвы на одном гектаре, достигает 500−600 т.

Закисление почвы снижает скорость разложения органических веществ, так как большинство почвенных бактерий и грибов угнетаются в кислой среде. Степень кислотности влияет на растворимость алюминия в почвенном слое.

Таблица 2.25

Список городов и поселков Российской Федерации с различной категорией опасности загрязнения почв комплексом металлов, установленной за последние десять лет наблюдений (выдержка)

Алюминий широко распространен в земной коре, присутствует в значительных количествах во многих почвенных минералах, входит в состав глинистых почв (каолин). При повышении кислотности происходит растворение соединений алюминия и переход в раствор. Образующиеся соединения обладают токсичностью для корневой системы растений.

Распространенными загрязнителями почвы являются пестициды и родственные им соединения. Без их применения потери урожая от сорняков, вредителей и болезней могут достигать 60%. В мире производится около 1500 наименований пестицидов. В окружающую среду поступают все пестициды, производимые мировой промышленностью. Для оценки относительной опасности того или иного пестицида ввели характеристику «продолжительности жизни» его в биосфере. По этому параметру выделяют несколько групп пестицидов — препараты с продолжительностью сохранения в окружающей среде 18, 12, 6, 3 и менее 3 месяцев соответственно. Наиболее стабильны в природе (сохраняются в течение нескольких лет) хлорорганические пестициды, которые могут накапливаться в пищевых цепях.

Нефть представляет собой один из наиболее крупных видов органических загрязнителей литосферы. В состав нефти входит более 150 различных углеводородов (75% от общего состава нефти). Кроме того, в нефти содержатся азот, сера, кислородсодержащие соединения и, в зависимости от месторождения, железо, никель, медь.

Нефть и нефтепродукты попадают в почву при различных обстоятельствах: при разведке и добыче, при авариях на нефтепроводах, на транспорте, на нефтебазах и бензозаправках, из средств транспорта.

Нефтяное загрязнение почв относится к числу наиболее опасных, поскольку оно принципиально изменяет свойства почв. Нефть обволакивает почвенные частицы, в результате почва не смачивается водой, гибнет микрофлора, растения не получают должного питания. Частицы почвы слипаются, а сама нефть постепенно переходит в иное состояние, ее фракции становятся более окисленными, затвердевают, и при высоких уровнях загрязнения почва напоминает асфальтоподобную массу.

Источниками загрязнения окружающей среды соединениями фтора являются алюминиевые заводы, предприятия, но производству фосфорных удобрений и др. В 2009 г. наибольшее загрязнение почв валовой формой фтора зарегистрировано в г. Братск. Средняя и максимальная массовые доли фтора в слое почвы от 0 до 5 см составили соответственно 500 мг/кг и 1100 мг/кг.

В табл. 2.26 приведены основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического загрязнения почвы.

Таблица 2.26

Источники и вещества, загрязняющие почву

Техногенное воздействие на почву сопровождается:

• • отторжением пахотных земель или уменьшением их плодородия. По данным ООН, ежегодно в мире выводится из строя около 6 млн га плодородных земель;
• • чрезмерным насыщением токсичными веществами растений, что неизбежно приводит к загрязнению продуктов питания растительного и животного происхождения. В настоящее время до 70% токсичного воздействия на человека приходится на пищевые продукты;
• • нарушением биоценозов вследствие гибели насекомых, птиц, животных, некоторых видов растений;
• • загрязнением грунтовых вод, особенно в зоне свалок.