Техногенные изменения объектов геологической среды

Как упоминалось, техногенным изменениям подвергаются внешние оболочки Земли: атмосфера, гидросфера, биосфера и верхняя зона внутренних оболочек — земная кора.

Изменение атмосферы, гидросферы и биосферы

Атмосферный воздух Земли в течение многих тысячелетий имел практически неизменный состав: азот (78%), кислород (21%), углекислый газ (0,027%), пары воды и инертные газы (до 0,9%). Под влиянием инженерно-хозяйственной деятельности, начиная с XIX столетия, газовое равновесие атмосферы стало нарушаться, что выразилось в запылении воздуха, уменьшении содержания в нем кислорода и увеличении углекислого газа. Общая загрязненность атмосферы к настоящему времени по сравнению с началом прошлого века возросла в 20 раз.

Главными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные предприятия (особенно химические, топливно-энергетические и металлургические), транспорт, города и поселки, сельское хозяйство, ядерные взрывы, военные действия и др.

Примерно за 100 прошедших лет концентрация углекислого газа повысилась с 0,027 до 0,032% и к концу XXI века может возрасти до 0,038%.

В значительном количестве поступают в атмосферу соединения серы. При росте содержаний в атмосфере углекислого газа, сернистых и других токсичных соединений увеличивается использование кислорода. Его количество ежегодно уменьшается на 10 млрд т. За последние 50 лет израсходовано кислорода столько же, сколько за весь антропогенный период. В настоящее время на Земле имеются районы с дефицитом кислорода в воздухе, что в наибольшей мере связано с насыщенностью автотранспортом и промышленными предприятиями. В США, например, автотранспорт (100 млн автомашин) потребляет в два раза больше кислорода, чем способна произвести его вся растительность страны. Однако, по мнению специалистов, человечеству все же не угрожает кислородный голод, ибо количество этого газа в воздухе весьма велико.

Запыленность атмосферы в связи с эрозией почв, пыльными бурями, извержениями вулканов, деятельностью фабрик и другими факторами за последние 25 лет возросла в десятки раз. Запыленность обусловливает повышенную способность отражать солнечные лучи, вызывает развитие облачного покрова, а при оседании пыли увеличивает скорость таяния горных ледников и снегов. Кроме того, запыление задерживает тепловое отражение Земли и создает этим парниковый эффект, увеличивая температуру на планете.

Изменение газового состава атмосферы, главным образом, увеличение количества С0₂, может вызвать глобальные изменения климата. Проявится это повышением температуры на планете. К середине XXI века она может увеличиться на 0,5 °С, а дальнейшее повышение до 2 °C, если оно произойдет, приведет уже к катастрофическим последствиям — таянию полярных льдов, подъему уровня океанов и морей, затоплению прибрежных регионов, изменению площадей континентов и океанов.

Гидросфера как поверхностная, так и подземная, являются важным компонентом природной среды. Поэтому прямые и косвенные воздействия человека на водную оболочку, изменяющие ее количественно и качественно, существенно изменяют водный режим планеты и геологическую роль гидросферы.

Выделяют бытовое, агрохимическое и промышленное загрязнение вод. Бытовое загрязнение связано с бытовыми отходами населенных пунктов, прежде всего, городов. По составу бытовое загрязнение вод представлено синтетическими моющими средствами, содержащими фосфор, органическими веществами и токсичными элементами (свинец, хром, кадмий, ртуть и др.).

Агрохимическое загрязнение обусловлено постоянно возрастающим использованием в сельском хозяйстве удобрений и ядохимикатов. Атмосферные осадки вымывают удобрения и ядохимикаты и выносят их через почвенно-растительный слой в подземные и поверхностные воды. Это приводит к резкому повышению концентрации в воде ряда веществ, особенно нитратов, и делает в таких случаях непригодными для питья подземные воды. Снос агрохимических продуктов в непроточные водоемы приводит к увеличению концентрации питательных солей в воде и зарастанию водоемов водорослями и планктоном.

Промышленное загрязнение обусловлено стоками предприятий и в настоящее время приобретает планетарный характер. В отходах производства, сбрасываемых в реки и водоемы, содержится большое количество вредных и токсичных веществ, которые, как правило, являются трудно растворимыми и неразлагающимися. Особое место среди этих загрязнителей занимают нефтепродукты и радиоактивные отходы. Одна капля нефти образует на поверхности воды пятно диаметром 0,3 м. Тончайшая пленка нефти изолирует воду от атмосферного воздуха, меняет режимы углеродно-кислородного обмена, снижает испарение, нарушает экологическое равновесие. Ежегодно в океан поступает более 6 млн т нефтепродуктов, которые долго сохраняются на транспортных трассах, территориях портов, в местах аварии танкеров. Это загрязнение приобретает уже глобальный характер. Вызывает также тревогу рост концентрации в отдельных районах радиоактивных частиц, что обусловлено захоронением в океане радиоактивных отходов.

Важным последствием воздействия техногенеза на гидросферу является изменение уровня поверхностных и подземных вод. За последние десятилетия резко изменен режим многих рек, созданные в их долинах водохранилища сглаживают сезонные колебания уровней и расхода воды, уменьшают скорости течения воды. Тысячи мелких рек под влиянием деятельности предприятий и населенных пунктов в связи с интенсивным забором и загрязнением воды мелеют, пересыхают, а нередко полностью исчезают.

Наибольшее техногенное воздействие испытывают внутренние моря. Например, уровень Аральского моря понизился на 3 метра за 10 лет, увеличилась соленость воды.

Биологическое равновесие на планете изменяется двумя путями: прямым и косвенным. Прямой путь — это непосредственное уничтожение животных и растений. Так, за последние столетия людьми были истреблены такие виды животных как стеллерова корова, дронт, странствующий голубь, сумчатый волк и другие, уничтожены сотни видов растений, вырубаются и выжигаются леса. Косвенный путь отрицательного влияния на биосферу выражается в последствиях человеческой деятельности. Так, использование пестицидов в сельском хозяйстве, в частности дуста, приводит к массовой гибели птиц, поедающих отравленных насекомых, а потребление убитой на охоте дичи способствует развитию у людей онкологических заболеваний. Страдает косвенным путем от промышленной деятельности людей, главным образом от так называемых кислотных дождей растительная природа. В результате сгорания и переработки серосодержащих продуктов в атмосферу выбрасывается серный ангидрид, который, соединяясь с дождевой водой, образует слабую серную кислоту. Осаждаясь на растительность, на листву деревьев, кислота уничтожает ее, что приводит к гибели деревьев. Известно, что в Западной Европе ветры, дующие из центральных промышленных районов в северном направлении, приносят кислотные дожди в страны Скандинавии, уничтожая ежегодно по некоторым данным около 1% лесов.