Влияние человека на литосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние человека на литосферу

Введение

Литосфера - это твердая оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии. Как же удалось людям составить представление о внутреннем строении Земли? Ценную информацию о строении Земли человечество получает в результате бурения сверхглубоких скважин, а также с помощью специальных сейсмических методов (от греч. seismoa - колебание). Уникальную информацию о недрах Земли ученые-сейсмологи получают из наблюдений за извержениями вулканов.

Оценка современного состояния решаемой проблемы. Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Человек, по гениальному предвидению В.И. Вернадского, стал «крупнейшей геологической силой», под действием которой меняется лик Земли.

Уже сегодня воздействие человека на литосферу приближается к предельно возможному. К настоящему времени из нее (данные па начало 90-х гг.) извлечено 125 млрд т угля, 32 млрд т нефти, более 100 млрд т других полезных ископаемых. Распахано земель более 1500 млн га, заболочено и засолено 20 млн га. Эрозией за 100 лет уничтожено 2 млн га, площадь оврагов более 25 млн га. Терриконы достигают высоты 300 м, горные отвалы - 150 м, глубина золотодобывающих шахт превышает 4 км (Южная Африка), нефтяных скважин - 6 км.

Обоснование необходимости проведения работы. При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, при выбрасывании в окружающую среду отходов фабрик и заводов, бессистемной вспашке земель, строительстве зданий и сооружений, возведении дорог наносится непоправимый ущерб поверхности Земли. Прежде чем начать подобную деятельность, человек должен тщательно подсчитать не только предстоящую прибыль, но и то, как сохранить рельеф Земли. Исходя из вышеперечисленного считаю, что развитие теории взаимодействия природы и человеческого общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть нашей Земли в настоящее время актуальной проблемой.

Целью моей работы является - вывести человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможностей будущих поколений.

Задачи исследования:

- раскрыть сущность загадочного мира литосферы;

- показать внутреннее строение Земли;

- выявить основные причины деградации почвы;

- выяснить антропогенные воздействия приводящие к физическому «загрязнению» горных пород;

- определить «ущербообразующие» геологические процессы;

- обосновать экологические функции недр и экологические последствия их разработки.

Методологической основой исследования послужили научные труды отечественных и зарубежных ученых-экологов по данной проблеме, принципы системной методологии, в частности метод сравнительного анализа литературы, метод причинно-следственного анализа.

1. Загадочный мир литосферы

1.1 Понятие о загадочном мире литосферы

Литосфера - это верхняя твердая оболочка Земли, состоящая более чем на 90% из пород магматического происхождения, которая взаимодействует с внутренними сферами Земли, особенно с мантией, и испытывает также воздействие внешней для планеты солнечной и лунной материи и энергии (имеется в виду тяготение). Самая верхняя ее часть - земная кора. Лишь верхняя часть земной коры доступна для непосредственных исследований, которые проводятся путем изучения ее естественных обнажений (обрывов, обнаженных частей крутых склонов оврагов и берегов рек), а также по образцам, полученным при бурении скважин и проведении горных работ. Благодаря опорным разведочным скважинам геологами уже хорошо изучен верхний слой Земли до глубины 6-9 км. Очевидно, что эта глубина не выходит за пределы земной коры, которая даже под океанами, где она наиболее тонкая, достигает 8-10 км, а под континентами ее мощность меняется от 25-30 до 50-100 км в зависимости от характера рельефа.

Более 40 лет назад, в 1961 г., наши ученые обосновали техническую возможность вскрытия земной коры скважинами на глубину 15-18 км. Было решено исследовать континентальные недра пятью сверхглубокими скважинами, места заложения которых были выбраны на Кольском полуострове, в Прикуринской низменности (Азербайджан), на Урале, в Прикаспийской низменности, а также на одном из островов Курильской гряды.

25 мая 1970 г. на Кольском полуострове в целях комплексного исследования глубинных недр Балтийского кристаллического щита была начата проходка 15-километровой скважины, заложенной в 8 км от города Заполярного на территории Печенгского медно-никелевого рудного района, сложенного древнейшими архейскими и протерозойскими кристаллическими породами [1].

Какие же результаты проведенных в скважине исследований можно считать важнейшими? Здесь впервые в одном непрерывном разрезе удалось изучить породы, относящиеся к далекому прошлому Земли, охватывающему период геологической истории от 3 до 1,6 млрд. лет. Изучена метаморфическая зональность, обусловленная видоизменением горных пород в недрах земной коры под влиянием температуры, давления и химических воздействий, установлены закономерные изменения состава этих пород и их физических свойств с глубиной, и в итоге построен первый геолого-геохимический разрез самой древней (докембрийской) земной коры.

На обширном фактическом материале впервые удалось доказать, что в пределах древних кристаллических массивов имеются подземные воды и газы на всех достигнутых бурением горизонтах. Результаты бурения показали, что континентальная земная кора во всем вскрытом интервале глубин насыщена полезными ископаемыми, а многочисленные рудные минералы, найденные в породах разреза, позволили предположить, что они могут существовать и в виде промышленных скоплений.

В Кольской сверхглубокой скважине проведены многочисленные геофизические исследования, которые позволили выяснить природу и характер электромагнитного, акустического и радиационного полей Земли, а также их зависимость от вещественного состава, структурных особенностей и термодинамического состояния горных пород. Было установлено, что изменение физических свойств горных пород и формирование геофизических границ в земной коре соответствуют ступенчатым изменениям температуры и теплового потока в земных недрах. Удалось обнаружить и четко выраженную расслоенность земной коры.

Бурение Кольской сверхглубокой скважины, конечной целью которого было на основе всестороннего анализа полученной информации решить ряд проблем геологии, создать точную модель строения Земли и разработать более совершенные принципы прогноза месторождений полезных ископаемых, имело исключительно важное значение для реализации всей программы изучения глубоких недр Земли.

1.2 Внутреннее строение Земли

Исследования земных глубин. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра. Верхний покров Земли - земная кора - не везде имеет одинаковую толщину. Под океанами ее нижняя граница уходит на глубину 5-110 км, под равнинами - на 35-45 км, а под горными массивами - до 70 км. Земную кору слагают осадочные породы (глины, известняки, песчаники), а также магматические породы (гранит и базальт).

Осадочные породы образовались путем отложения вещества на суше или осаждения его в водной среде. Они лежат пластами, сменяющими друг друга. В этих пластах можно встретить залежи полезных ископаемых - каменного угля, нефти, каменной соли. Все эти полезные ископаемые органического происхождения.

За осадочными породами располагается «гранитный» слой. Он состоит из гранитов, гнейсов и других метаморфических и изверженных пород. Его мощность - 5-15 км.

Если провести химический анализ гранита, то выяснится, что в нем содержится большое количество кремнезема, алюминия, кальция, калия, натрия. Эти и многие другие вещества широко используются человеком и имеют название рудные полезные ископаемые.

Следующий за гранитом слой земной коры - «базальтовый». Это нижний слой земной коры, расположенный между «гранитным» слоем и верхней мантией Земли. Его мощность может быть от 5 до 35 км. Базальт также имеет магматическое происхождение. Он тяжелее гранита и содержит больше железа, магния и кальция.

Пласты горных пород часто бывают перепутаны, смяты в складки, изорваны. Это произошло в результате сдвигов земной коры. Поэтому далеко не везде можно наблюдать строгую последовательность, при которой за более молодым слоем располагается более древний.

Мантия Земли. Дальше к центру Земли, за земной корой, следует мантия, глубина которой почти 3000 км. Никто никогда не видел ее. Ученые предполагают, что она состоит из магния, железа и свинца и имеет очень высокую температуру - до 2000°С.

Ученые также установили, что температура горных пород с глубиной возрастает. В среднем на каждые 33 метра в глубь Земли становится теплее на 1°С. Увеличение температуры происходит главным образом за счет распада радиоактивных элементов, входящих в состав ядра.

Ядро Земли - пока загадка для науки. С определенной достоверностью можно говорить лишь о его радиусе - 3500 км и температуре - около 4000°С.

Литосферные плиты. Ученые считают, что земная кора разделена глубинными разломами на блоки или плиты разной величины. Эти плиты перемещаются по разжиженному слою мантии относительно друг друга. Есть плиты, которые заключают в себе только земную кору материков (Евразийская плита). Но большинство плит заключает в себе как земную кору материков, так и земную кору ложа океанов. В местах, где сходятся плиты, происходит их столкновение, одна плита надвигается на другую, при этом образуются горные пояса, глубоководные желоба, островные дуги. Яркие примеры таких образований - Японские и Курильские острова.

Движение плит ученые связывают с движением вещества в мантии. Какие же силы передвигают литосферные плиты? Это внутренние силы Земли, возникающие в результате распада радиоактивных элементов, входящих в состав ядра Земли.

Границы литосферных плит находятся как в местах их разрыва, так и в местах столкновения - это подвижные участки земной коры, к которым приурочено большинство действующих вулканов и где часты землетрясения. Эти участки образуют сейсмические пояса Земли. К сейсмическим поясам Земли относятся районы Тихоокеанского побережья, Средиземноморья, Атлантического океана. Самым крупным сейсмическим поясом Земли является Тихоокеанский вулканический пояс, или, как его часто называют, Тихоокеанское «огненное кольцо».

Чем больше мы удаляемся от границ подвижных участков к центру плиты, тем более устойчивыми становятся участки земной коры. Москва, например, находится в центре Евразийской плиты, и ее территория считается вполне сейсмически устойчивой.

Тихоокеанское «огненное кольцо». Около ²/₃ вулканов Земли сосредоточено на островах и берегах Тихого океана. Самые мощные извержения вулканов и землетрясения имели место именно в этом районе: Сан-Франциско (1906 г.), Токио (1923 г.), Чили (1960 г.), Мехико (1985 г.) [2].

Остров Сахалин, полуостров Камчатка и Курильские острова, находящиеся на самом востоке нашей страны, - одно из звеньев этого кольца. Всего на Камчатке насчитывается 130 потухших вулканов и 38 действующих. Самый большой вулкан - Ключевская Сопка. На Курильских островах 39 вулканов. Разрушительные землетрясения характерны для этих мест, а для окружающих морей - моретрясения, тайфуны и волны цунами. Цунами в переводе с японского - «волна в бухте». Это волны гигантских размеров, порожденные землетрясением или моретрясением. В открытом океане они почти незаметны для судов. Но когда путь цунами преграждает побережье материка или острова, волна обрушивается на сушу с высоты, достигающей 20 метров. Так, в 1952 г. такая волна полностью разрушила город Северокурильск.

Изучение землетрясений. На сейсмических станциях ученые исследуют эти грозные явления природы, пользуясь специальными приборами, ищут пути их предсказания. Один из таких приборов - сейсмограф - был изобретен в начале XX в. ученым Б.Б. Голицыным. Название прибора произошло от греческих слов «сейсмо» - «колебание» и «граф» - «пишу» и говорит о его назначении - записывать колебания Земли.

Землетрясения могут быть разной силы. Ученые договорились определять эту силу по международной 12-балльной сейсмической шкале с учетом степени повреждения зданий и изменения рельефа Земли.

2. Антропогенные воздействия на литосферу

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» (Епишин, 1985 г.). Литосфера - опорная часть экосистем. Рассмотрим техногенные изменения следующих основных составляющих литосферы: 1) почв; 2) горных пород и их массивов; 3) недр.

2.1 «Деградация почвы» и основные ее причины

Деградация 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. Без почвенного покрова невозможно воспроизводство биомассы, а следовательно, накопление колоссальных количеств энергии в процессе фотосинтеза растений.

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.

Экологический ущерб наносимый эрозией почв (земель). 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 водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши. В засушливых районах мира эродировано 60% от общей площади, из них 20% - сильно эродированы [3].

Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром.

Интенсивность ветровой эрозии 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.

Различают местную 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. Скорость ветра достигает 20-30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни). 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. Опустошительная пыльная буря отмечалась в апреле 1928 г., когда пострадало почти 1 млн. км² земель от Дона до Днепра, а выдувание почвы достигло 10-12 см, а местами 25 см, т.е. практически почва была унесена на ту глубину, на которую она была вспахана [4].

В марте-апреле 1960 г. пыльная буря охватила значительную часть Северного Кавказа, Нижнего Дона и Южную Украину. На огромной территории был снесен слой плодородной почвы толщиной до 10 см, повреждены озимые, засыпаны оросительные каналы. Вдоль полезащитных лесонасаждений, железнодорожных насыпей образовались земляные валы высотой до трех метров.

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.

Водная эрозия почв (земель). Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков. Различают водную эрозию: плоскостную, струйчатую, овражную, береговую. Как и в случае ветровой эрозии, условия для проявления водной эрозии создают природные факторы, а основной причиной ее развития является производственная и иная деятельность человека: появление новой тяжелой почвообрабатывающей техники, уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв и др.

Среди различных форм проявления водной эрозии значительный вред окружающей природной среде и в первую очередь почвам приносит овражная эрозия. Экологический ущерб от оврагов огромен. Они уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф.

Основные загрязнители почв. Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений-токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов и чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных - лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почвы: 1) пестициды (ядохимикаты); 2) минеральные удобрения; 3) отходы и отбросы производства; 4) газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; 5) нефть и нефтепродукты.

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Только в России используется более 100 индивидуальных пестицидов, при общем годовом объеме их производства - 100 тыс. т (к 1993 г. применение пестицидов уменьшилось до 43,7 тыс. т). Наиболее загрязненными пестицидами районами остаются Северный Кавказ, Приморский край и Центрально-Черноземные области (в среднем около 20 кг на 1 га). Мировое же производство пестицидов постоянно растет [5].

В настоящее время влияние пестицидов на здоровье населения приравнивают к воздействию на человека радиоактивных веществ. По данным ВОЗ, отравлению пестицидами в мире каждый год подвергаются до 2 млн человек, из них 40 тыс. - с летальным исходом. Подавляющая часть применяемых пестицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды - мишени. Они вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как используются для уничтожения весьма ограниченного числа видов. В итоге наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения, которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет, и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов, так как обладают мутагенными и канцерогенными свойствами. Попадая в организм человека, они могут вызвать быстрый рост злокачественных новообразований, а также поразить организм генетически, что опасно для здоровья будущих поколений. Вот почему применение наиболее опасного из них - ДДТ в нашей стране и в большинстве развитых стран запрещено.

Воздействие пестицидов оказывается весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и флоры. 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 (орнитофауны). Особенно страдают популяции певчих и перелетных дроздов, жаворонков и других воробьиных.

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

Таким образом, можно с уверенностью 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. Б. Коммонер (1970 г.) установил, что при самых благоприятных условиях из всего количества азотных удобрений, применяемых в США, поглощается растениями 80%, а в среднем по стране лишь 50%. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов, экологические последствия которого проявляются в водной среде, в частности, в формировании эвтрофии при смыве с почв этих элементов. [6].

Оказалось так же, что нитраты, находясь в избытке, снижают содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов - закиси азота и метана. Нитраты опасны и для человека: при концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое общетоксическое воздействие, в частности, возникновение метгемоглобинемии, вследствие биологических превращений нитратов в токсичные соединения азота.

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. В 1997 г. почти 0,4 млн га в нашей стране оказались загрязненными медью, свинцом, кадмием и др. Еще больше земель были загрязнены радионуклидами и радиоизотопами в результате Чернобыльской катастрофы.

Одной из серьезных экологических проблем Казахстана становится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в таких нефтедобывающих районах, как Атырау, Актау и др. Причины загрязнения: аварии на нефтепроводах, несовершенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологические выбросы и т.д.

Здоровью людей угрожает загрязнение почв различными патогенами, способными проникать в организм человека следующим образом:

- во-первых, через цепь «человек - почва - человек». Патогенные организмы выделяются зараженным человеком и через почву передаются другому, либо через выращенные на зараженной почве овощи и фрукты. Таким способом человек может заболеть холерой, бациллярной дизентерией, брюшным тифом, паратифом и др. Аналогичным путем в организм человека могут попадать и черви-паразиты;

- во-вторых, через цепь «животные - почва - человек». Существуют ряд заболеваний животных, которые передаются человеку (лептосориаз, сибирская язва, туляремия, лихорадка Ку и др.) путем прямого контакта с почвой, загрязненной выделениями инфицированных животных;

- в-третьих, через цепь «почва - человек», когда патогенные организмы попадают в организм человека при прямом контакте (столбняк, ботулизм, микозы и др.).

Вторичное засоление и заболачивание почв. 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% 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, в зонах вечной мерзлоты. Оно сопровождается деградационными процессами в биоценозах, накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

«Опустынивание» - «смерть ландшафта». Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опустынивание. По Б.Г. Розанову (1984 г.), 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 [7].

Всего в мире опустыниванию подвержено более 1 млрд га практически на всех континентах. Причины и основные факторы опустынивания различны. Как правило, к опустыниванию приводит сочетание нескольких факторов, совместное действие которых резко ухудшает экологическую ситуацию. При опустынивании ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, а следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться. «И если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание - это его смерть» (Доклад ФАО ООН). Опустынивание - результат длительного исторического процесса, когда неблагоприятные явления природы и деятельность человека, усиливая друг друга, приводят к изменению характеристик природной среды [8].

Опустынивание является одновременно социально-экономическим и природным процессом, оно угрожает примерно 3,2 млрд. га земель, на которых проживают более 700 млн. человек. 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 изменением природной среды и, что особенно опасно, ее эдафической части. 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. Так, только за последние пять лет площадь подвижных песков в Калмыкии увеличилась более чем на 50 тыс. га. Процессам опустынивания подвержены около 97% площади Черных земель, занимающих 48% всей территории Калмыкии.

Но вообще-то наиболее опасное положение на земной суше сложилось в Африке в зоне Сахеля (Сенегал, Нигерия, Буркина Фасо, Мали и др.) - переходной биоклиматической зоне (шириной до 400 км) между пустыней Сахара на севере и саванной на юге. Причина катастрофического положения в Сахеле обусловлена сочетанием двух факторов: 1) усилением воздействия человека на природные экосистемы и 2) длительными засухами. Интенсивный выпас скота, массовое выжигание прошлогодней травы, интенсивная распашка приводят к ветровой эрозии почв и др. Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить «опустынивание».

2.2 Антропогенные воздействия, приводящие к физическому «загрязнению» горных пород

К числу основных антропогенных воздействий на горные породы относят: статические и динамические нагрузки, тепловые, электрические и другие воздействия.

Статические нагрузки. Это наиболее распространенный вид антропогенного воздействия на горные породы. Под действием статических нагрузок от зданий и сооружений, достигающих 2 МПа и более, образуется зона активного изменения горных пород примерно на глубине 70-100 м. При этом наибольшие изменения наблюдаются: 1) в вечномерзлых льдистых породах, на участках залегания которых часто наблюдаются оттаивание, пучение и другие неблагоприятные процессы; 2) в сильно сжимаемых породах, например, заторфованных, илистых и др. [9].

Динамические нагрузки. Вибрации, удары, толчки и другие динамические нагрузки типичны при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов и т.д. Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы (пески, водонасыщенные лессы, торф и др.). Прочность этих пород заметно снижается, они уплотняются (равномерно или неравномерно), структурные связи нарушаются, возможно внезапное разжижение и образование оползней, отвалов, плывунов и других ущербообразующих процессов.

Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, действие которых сходно с сейсмическими. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых и т.д. Очень часто взрывы сопровождаются нарушением природного равновесия - возникают оползни, обвалы, осовы и т.п. Так, по данным А.А. Махорина (1985 г.), в результате взрыва многотонного заряда в одном из районов Кыргызстана, при строительстве каменно-набросной плотины, на склонах образовалась зона нарушенных пород с трещинами от 0,2 до 1 м в ширину и до 200 м в длину. По ним произошли смещения горных пород объемом до 30 тыс. м³.

Тепловое воздействие. Повышение температуры горных пород наблюдается при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др. В ряде случаев температура пород повышается до 40-50°С, а иногда и до 100°С и более (в основании доменных печей). В зоне подземной газификации углей при температуре 1000-1600°С породы спекаются, «каменеют», теряют свои первоначальные свойства. Как и другие виды воздействия, тепловой антропогенный поток влияет не только на состояние горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной среды: почвы, подземные воды, растительность.

Электрическое воздействие. Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП и др.) 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.

Динамическое, тепловое и электрическое воздействие на горные породы создает физическое «загрязнение» окружающей природной среды.

2.3 «Ущербообразующие» геологические процессы

Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию. При этом развиваются такие опасные геологические процессы, как оползни, карст, подтопление, просадки и др. Особенно легко всевозможным нарушениям подвержены массивы вечномерзлых пород, так как они весьма чувствительны к любому антропогенному воздействию. Все эти процессы, если они вызваны деятельностью человека и нарушают природное равновесие, называют ущербообразующими, т.е. наносящими экологический (а, как правило, еще и экономический) ущерб окружающей природной среде.

Оползни. Оползни представляют собой скольжение горных порол вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки: фильтрационной, сейсмической или вибрационной. Оползни - явление частое на склонах долин рек, оврагов, берегов морей, искусственных выемок. Основными антропогенными факторами, часто накладывающимися на природные, являются: дополнительная нагрузка на склон от сооружений, вибрационная нагрузка от движущегося транспорта и сейсмическая от взрывов, обводнение склона, изменение его формы и др. Большой ущерб природной среде ежегодно наносят оползневые процессы на берегах Черноморского побережья Кавказа, Крыма, в долинах Волги, Днепра, Дона и многих других рек и горных районов.

Оползни нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие другие компоненты окружающей природной среды (нарушение поверхностного стока, истощение ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, нарушение почвенного покрова, гибель деревьев и т.д.). Известно немало примеров оползневых явлений катастрофического характера, приводящих к значительным человеческим жертвам.

Карст. Геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород (известняков, доломита, гипса или каменной соли), образованием при этом подземных пустот (пещер, каверн и др.) и сопровождаемое провалами земной поверхности, получило название карста. Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарстованными. Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Карстовые процессы заметно оживляются: образуются новые провалы, воронки и др. Их образование связывают с интенсификацией отбора подземных вод. Указанная выше причина, а также динамические вибрационные воздействия транспорта и строительства, статические нагрузки и другие факторы (возможно, загрязнение подземных вод) заметно усилили эти процессы.

Одним из важных направлений в сохранении окружающей природы является охрана карстовых пещер - уникальных памятников природы. При посещении туристов в них нарушается тепловой и водный режим, возможны «таяние» сталактитов и сталагмитов, другие негативные изменения геологической среды.

Подтопление. Подтопление - пример ответной реакции геологической среды на антропогенное воздействие. Под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин (менее 1-2 м до УГВ).

Подтопление территорий негативно влияет на экологическое состояние природной среды. Массивы горных пород переувлажняются и заболачиваются. Активизируются оползни, карст и другие процессы. В лессовых грунтах возникают просадки, в глинах - набухание. Просадка приводит к резкой неравномерной осадке, а набухание - к неравномерному подъему зданий и сооружений. В результате сооружения испытывают деформации и становятся малопригодными для эксплуатации, что значительно ухудшает санитарно-экологическую обстановку в жилых и производственных помещениях.

На подтопленной территории, в результате вторичного засоления почв угнетается растительность, возможно химическое и бактериальное загрязнение грунтовых вод, ухудшается санитарно-эпидемиологическая обстановка.

Причины подтопления разнообразны, но практически всегда связаны с деятельностью человека. Это утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен-оврагов, асфальтирование и застройка территории, нерациональный полив садов, скверов, подпор подземных вод глубокими фундаментами, фильтрация из водохранилищ, прудов-охладителей АЭС и др.

Многолетняя мерзлота. На севере Евразии и Америки породы верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии и только летом оттаивают на глубину несколько десятков сантиметров. Такие породы называют многолетнемерзлыми (или вечномерзлыми), а территорию - областью многолетней мерзлоты (или криолитозоной). На территории нашей страны она занимает более 50% суши и значительную часть шельфа северных морей. Происхождение вечной мерзлоты связывают с последним оледенением четвертичного периода.

В последние десятилетия в сферу строительного освоения в районах вечной мерзлоты вовлекаются все новые территории: север Западной Сибири, шельф арктических морей, земли Нерюигринского месторождения угля и др.

Вторжение человека не проходит бесследно для «хрупких» природных экосистем Севера: разрушается почвенный слой, изменяется рельеф, режим снегового покрова, возникают болота, нарушаются взаимосвязи и взаимодействия экосистем. Движение тракторов и других видов транспорта, особенно гусеничного, а также малейшее загрязнение воздуха диоксидом серы разрушают покровы мха, лишайников и др., приводит к резкому снижению устойчивости экосистем.

2.4 Экологические функции недр и экологические последствия их разработки

литосфера антропогенный загрязнение горный

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.

Недра - источник не только минеральных ресурсов, но и энергетических запасов: в среднем из недр к поверхности поступает 32,3-10^1: Вт геотермальной энергии. В нашей стране сосредоточены огромные запасы полезных ископаемых, в том числе и геотермального тепла, которые способны полностью обеспечить ее потребности в природных ресурсах. Тем не менее, непрерывный рост потребления минерального сырья требует рационального использования недр и их охраны.

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 за один год в мире извлекается и перерабатывается более 150 млрд. т горных пород, откачиваются миллиарды кубометров подземных вод, накапливаются горы отходов.

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. Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью, по силе негативного воздействия на природные экосистемы, исключая разве что природные и техногенные катастрофы, подобно аварии на Чернобыльской АЭС.

2.5 Литосфера и изменение рельефа

Литосфера - внешняя сфера «твердой» Земли, включающая земную кору. На поверхности Земли строятся города, возводятся промышленные предприятия, а из ее недр добываются различные полезные ископаемые.

Литосфера играет роль основы в составе биосферы, и жизнь концентрируется только в поверхностном слое земной коры - в почве. Горные породы делятся на три вида: магматические, осадочные и метаморфические. В недрах Земли, на глубине нескольких десятков километров, в условиях сверхвысоких температур и давления находится магматическая масса. В расплавленном виде она устремляется к поверхности Земли. Возникающие в результате воздействия этих масс новообразования горных пород называются магматическими породами. К ним относятся гранит, базальт и др. Осадочные породы разделяются на обломочные, химические и органические. К обломочным относятся песчаные, глинистые, суглинистые, пылевидные породы и т.д. Органические осадочные породы состоят из остатков животных и растительных организмов и продуктов их жизнедеятельности. К таким породам принадлежат известняк-ракушечник, мел, каменный уголь и т.д. К осадочным горным породам, образовавшимся химическим путем, относятся поваренная соль и гипс. Образовавшиеся глубоко в недрах Земли, под воздействием сверхвысоких температур и давления горные породы называются метаморфическими. Это гнейс, сланцы, гранит, мрамор.

По составу горных пород поверхность земного шара можно разделить на две части: континентальную кору и океаническую кору. Континентальная кора состоит из нижнего базальтового, среднего гранитного и верхнего осадочного слоев, а в океанической коре гранитный слой отсутствует. В химический состав верхней оболочки «твердой» Земли входят такие элементы, как кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий и калий. Удельный вес кислорода составляет 47,3%, а объем - 92%. Входя в тесное взаимодействие с другими химическими элементами, кислород составляет основу многих минеральных пород. Если брать в целом, то в составе оболочки Земли 9,2% - горных, 20% - метаморфических, 70,8% - магматических пород [10, 11].

Совокупность неровностей суши, дна океанов и морей, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития, называется рельефом Земли. Самые крупные элементы рельефа Земли - это горы, равнины и океанические впадины. Горы - это поднятия земной коры в виде изолированных вершин или хребтов. Как правило, горы соединяются в большие горные гряды, вытянувшиеся на сотни километров. Расщелины между двумя горными грядами называются горными ущельями. Различают горы сальпийскими, высокогорными, среднегорными и низкогорными типами рельефа. Плосковершинные и часто ограниченные уступами обширные участки суши называются плоскогорьем. Встречаются на Земле впадины - понижения земной поверхности в пределах суши, а также дна океанов и морей, большей частью тектонического происхождения. Опоясывая кромку суши, они заливаются морской водой и создают растянувшиеся на сотни километров материковые мелководья. Постепенно удаляясь от материков, мелководья углубляются и становятся океанической корой. Самые глубокие места океанической коры называют впадинами (желобами).

Поверхность Земли человек использует для своей деятельности. Она постоянно находится под воздействием воды и дождей, температуры, под влиянием человека претерпевает большие изменения.

При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, при выбрасывании в окружающую среду отходов фабрик и заводов, бессистемной вспашке земель, строительстве зданий и сооружений, возведении дорог наносится непоправимый ущерб поверхности Земли. Прежде чем начать подобную деятельность, человек должен тщательно подсчитать не только предстоящую прибыль, но и то, как сохранить рельеф Земли.

Заключение

В ходе исследования мною выявлены механизмы разрушения литосферы, способы предотвращения данного процесса разработаны принципы рационального природопользования:

1. Высшую ценность представляет гармоническое развитие человека и природы. Человек не собственник природы, а один из членов природного сообщества.

2. Отказ от иерархической картины мира.

3. Целью взаимодействия с природой является максимальное удовлетворение, как потребностей человека, так и потребностей всего природного сообщества.

4. Характер взаимодействия с природой определяется своего рода «экологическим императивом»: правильно и разрешено только то, что не нарушает существующее в природе экологическое равновесие.

5. Этические нормы

Литература

1. Безруков А.М., Пивоварова Г.П. Занимательная география. Учебное пособие. - М.: Дрофа, 2005. - 320 с.

2. Бейсенова А., Шилдебаев Ж. Экология: Учебник для 9 классов общеобразовательных школ. - Алматы: Издательство «Мектеп», 2005. - 160 с.

3. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология в вопросах и ответах: Учебное пособие. Ростов н/Д: Феникс, 2002. - 384 с.

4. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. 2-е изд., переработ, и доп. М.: ЮНИТИ-ДАИА, 2000. С. 566.

5. В.И. Вернадский и современность / Под. ред. В.С. Соколова и А.Л. Яншина. М.: Наука, 1986.

6. Вронский В.А. Прикладная экология: Учебное пособие. Ростов н/Д: Феникс, 1996.

7. Горшков В.Г., Кондратьева К.Я., Лосев К.С. Глобальная экодинамика и устойчивое развитие: естественнонаучные аспекты и «человеческое измерение» // Экология. 1998. №3.

8. Горшков В.Г., Макарьева А.М. Биотическая регуляция окружающей среды: обоснование необходимости сохранения и восстановления естественной биоты на территориях материковых масштабов // Тр. Международного семинара «Биотическая регуляция окружающей среды». Гатчина, 1998.

9. Горшков В.В., Горшков В.Г., Данилов-Данилъян В.И., Лосев К. С, Макарьева А.М. Биотическая регуляция окружающей среды // Данилов-Данильян, Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. М.: Прогресс-Традиция, 2000.

10. Данилов-Данилъян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие: Учебное пособие. М.: Прогресс-Традиция, 2000.

11. Дерево С.Д., Левин В.А. Экологическая педагогика и психология. Ростов н/Д: Феникс, 1996.

Размещено на Allbest.ru