Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

"Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет)

Контрольная работа

по дисциплине "Экология"

Руководитель работы

доцент, к.т.н. Власов В.Н.

Автор студент группы ЭиП - 440

Куликова Т.Е.

Челябинск 2017

Оглавление

• 1. Учение о биосфере
• 2. Человек и биосфера
• 3. Экология и здоровье человека
• 4. Природные ресурсы и их классификация. Экологические принципы использования природных ресурсов и охраны природы
• 5. Экозащитная техника и технологии
• 6. Основы экологического права РФ
• 7. Общественные экологические движения
• Библиографический список

1. Учение о биосфере

Биосфера (от греческого слова bios - жизнь, sphaira - шар) - область системного взаимодействия живого и косного вещества планеты. Она представляет собой глобальную экосистему, т.е. совокупность всех экосистем нашей планеты.

Впервые термин "биосфера" в научную литературу ввел в 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс. Заслуга создания учения о биосфере принадлежит В.И. Вернадскому. Основу данного учения составляет понятие биосферы как целостной оболочки Земли, населенной жизнью и качественно преобразованной живым веществом планеты. По утверждению В.И. Вернадского, живое вещество Земли есть самая мощная сила в биосфере, материально и энергетически определяющая ее функции.

Структура биосферы

Биосфера включает в себя:

- аэробиосферу - нижняя часть атмосферы;

- гидробиосферу - всю гидросферу;

- литобиосферу - верхние горизонты литосферы.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли. В вертикальном направлении атмосферу разделяют на несколько основных слоев: тропосфера (до 9-17 км.); стратосфера (до 50-55 км); мезосфера (до 80-85 км); термосфера (до 100 км).

На высоте 15-20 км располагается озоновый слой, защищающий живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения.

Гидросфера - водная оболочка Земли, покрывает 2/3 поверхности планеты. Под гидросферой понимают основные воды на земной поверхности в жидком и твердом агрегатном состояниях. Объем воды гидросферы не исчерпывается тем ее количеством, которое сосредоточено в океанах и морях. Более 40 % воды заключено в недрах литосферы, небольшая часть находится в атмосфере.

Литосфера - твердая оболочка Земли, сложенная горными породами и их производными вулканического происхождения, осадочными соединениями, продуктами выветривания.

Границы биосферы. Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере), в нижних слоях воздушной оболочки (атмосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере).В глубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере жизнь ограничивает прежде всего температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5 -15 км превышает 1000 С. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В океана жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10-11 км от поверхности.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем УФ-радиации. На высоте 25-30 км большая часть УФ-излучения Солнца поглощает находящийся здесь озоновый слой. Если живые организмы поднимаются выше этого слоя, они погибают. Споры грибов и бактерий обнаруживают до высоты 20-22 км, но основная часть аэропланктонка сосредоточена в слое 1-1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни - около 6 км над уровнем моря.

Концентрация и активность жизни особенно велика у поверхности Земли. Водоемы заселены по всей толще, со сгущениями у поверхности и у дна. На суше более 99 % живого вещества сосредоточено в слое на несколько метров вглубь и на несколько десятков метров (высокие деревья) вверх от поверхности.

Следовательно, жизнь наблюдается в тончайшей пленке планеты, где и протекают главные процессы взаимодействия живой и неживой природы.

Крайние пределы температуры, которые выносят некоторые формы жизни - от малых долей атмосферы на небольшой высоте до тысячи и более атмосфер на больших глубинах.

В состав биосферы входят:

- живое вещество (растения, животные, микроорганизмы);

- биогенное вещество (продукты жизнедеятельности живых организмов - каменный уголь, битумы, нефть);

- биокосное вещество (продукты распада и переработки горных осадочных пород живыми организмами - почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества);

- косное вещество (совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые вещества не участвуют - горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).

Различают следующие функции живого вещества:

1. Энергетическая функция состоит в осуществлении связи биосферно-планетарных явлений с излучением Космоса (солнечная радиация). Основой данной функции является фотосинтез, в процессе которого происходит аккумуляция энергии Солнца и ее последующее перераспределение между компонентами биосферы. Накопленная солнечная энергия обеспечивает протекание всех жизненных процессов.

2. Благодаря газовой функции происходит миграция газов, их превращение, формируется газовый состав биосферы;

3. Концентрационная функция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды, которые используются для построения тела. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде.

4. Окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления (железо).

5. При осуществлении деструктивной функции протекают процессы, связанные с разложением остатков мертвых организмов. При этом происходит минерализация органического вещества, т.е. превращение живого вещества в косное.

6. Биогеохимическая - размножение, рост и перемещение в пространстве живого вещества.

7. Информационная - способность накапливать определенную информацию, закреплять ее в наследственных структурах и затем передавать последующим поколениям.

8.Средообразующая функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других функций). Деятельность живых организмов обусловила современный состав атмосферы, от котороого зависят радиационный и тепловой режимы на планете, спектральный состав достигающего поверхности Земли солнечного света. Растительный покров существенно определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности больших пространств. Живые организмы играют ведущую роль в самоочищении воздуха, рек и озер, от них во многом зависит солевой состав природных вод и распределение многих химических веществ между сушей и океаном. Благодаря растениям, животным и микроорганизмам создается почва и поддерживается плодородие. Наконец, биота одарила человека пищей, одеждой, множеством других вещей, создав уникальное сообщество разнообразных организмов - главное богатство планеты и окружающей человека среды.

Основные этапы развития биосферы. Современное состояние биосферы

Основные этапы эволюции биосферы как глобальной среды жизни на Земле следует рассматривать с точки зрения формирования основных сред жизни.

Выделяют пять исторических этапов эволюции биосферы:

1 - возникновение и развитие жизни в воде;

2 - появление у гидробионтов симбионтов (паразиты, мутуалисты и др.), т.е. формирование новой среды жизни - организмов-хозяев;

3 - заселение организмами суши и формирование новых сред жизни: наземно-воздушной и почвенной;

4 - появление человека и превращение его из обычного биологического вида в биосоциальное существо;

5 - переход биосферы под влиянием разумной деятельности в новое качественное состояние - в ноосферу.

Ноосфера ("мыслящая оболочка", сфера разума) - высшая стадия развития биосферы. Это "сфера взаимодействия природы и общества, в пределах корой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития".

Ноосфера - это целостная планетная оболочка Земли, населенная людьми и рационально преобразованная ими в соответствии с законами сохранения и поддержания жизни для гармоничного сосуществования общества с окружающими природными условиями.

Понятие, структура и состав экосистем

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Суть этого единства проявляется в следующем. Из элементов неживой природы, главным образом молекул CO2 и H3O, под воздействием энергии солнца синтезируются органические вещества, составляющие все живое на планете. Процесс создания органического вещества в природе происходит одновременно с противоположным процессом - потреблением и разложением этого вещества вновь на исходные неорганические соединения. Совокупность этих процессов протекает в рамках экосистем различных уровней иерархии.

Все растения и хемосинтетики (это такие бактерии), являющиеся продуцентами, создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.

Консументы - это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.

Консументы, в свою очередь, подразделяются на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

Несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.

Жизнь в экосистеме поддерживается благодаря непрекращающемуся прохождению через живое вещество энергии, передаваемой от одного трофического уровня к другому; при этом происходит постоянное превращение энергии из одних форм в другие. Кроме того, при превращениях энергии часть ее теряется в виде тепла. Весь запас энергии сосредоточен в массе органического вещества - биомассе, поэтому интенсивность образования и разрушения органического вещества на каждом из уровней определяется прохождением энергии через экосистему (биомассу всегда можно выразить в единицах энергии).

Типы экосистем. Экосистемы разнообразны, различают по происхождению: их состав зависит от многих факторов, в первую очередь, от климата, геологических условий и влияния человека. Экосистемы формируются естественным путем или создаются человеком.

Естественные экосистемы - формируются под влиянием природных факторов, хотя на них может оказывать влияние человек; но его воздействие в этих экосистемах меньше, чем влияние природных факторов.

Антропогенные экосистемы создаются человеком в процессе хозяйственной деятельности. В их состав могут входить сохранившиеся более мелкие экосистемы (лес или озеро на территории сельскохозяйственных экосистем, лесопарк в городе). И природные и антропогенные экосистемы различаются: по источнику энергии, который обеспечивает их жизнедеятельность.

Автотрофные - экосистемы находятся на энергетическом самообеспечении. Они разделяются на фототрофные - потребляющие солнечную энергию, которую усваивают растения, и хемотрофные - использующие химическую энергию, железа и т.д.

Фототрофными являются большинство экосистем, включая и сельскохозяйственные. В сельскохозяйственные экосистемы человек вносит энергию удобрений, горючего для тракторов и т.д. Эту энергию называют антропогенной, её роль незначительна по сравнению с солнечной энергией, потребляемой экосистемой.

Принципы функционирования экосистем.

I принцип. Получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех элементов. Круговорот биогенных элементов, обусловленных синтезом и распадом орг. Веществ в экосистеме, в основе которого лежит фотосинтез, называют биотическим круговоротом веществ. Кроме биогенных элементов в круговорот вовлечены важнейшие минеральные элементы и множество различных соединений. Поэтому весь цикл хим. превращений, обусловленный биотой, называют биогеохимическим круговоротом.

II принцип. Экосистемы существуют за счет солнечной энергии, которая не загрязняет окружающую среду, практически вечная, количество которой относительно постоянно и избыточно. Солнце - огромный природный термоядерный реактор, в котором из водорода синтезируются ядра гелия и выделяется огромное количество энергии. Из всей поступающей на Землю солнечной энергии часть (? 30 %) теряется в атмосфере, часть отражается от облаков, и ? 67 % доходит до поверхности.

III принцип. Чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть трофический уровень, который она занимает.

Первый принцип - экосистемы существуют за счет незагрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно. До промышленной революции люди обеспечивали свое существование, используя энергию домашних животных, дров, ветра и воды, т. е. все ту же солнечную энергию. Массовое использование ископаемых источников энергии, начавшееся примерно 250 лет назад, а также использование ядерной энергии, очевидно, нарушает первый принцип и ведет к неустойчивому развитию экосистем.

Второй принцип - в естественных экосистемах использование ресурсов и избавление от отходов осуществляются в рамках круговорота всех химических компонентов. Однако, их соотношение устоялось в течение огромного промежутка времени, в течение которого развивалась жизнь на Земле. Человеческая же деятельность вносит в экосистемы огромное количество химических соединений, переработать которые устоявшиеся экосистемы не в состоянии.

Третий принцип - чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень. Однако численность людей увеличивается с огромной скоростью и превышает 90 млн человек в год. Поскольку огромная масса людей, особенно в развитых странах, относится к третьему трофическому уровню, т. е. ест мясо, то требуется огромная площадь сельскохозяйственных угодий, чтобы удовлетворить пищевые потребности. Более или менее естественно третий принцип реализуется немногими. Например, в Монголии, где население страны составляет 2,5 млн при численности скота 35 млн, последние вполне обеспечены пастбищными пространствами. В других же странах требуется непрерывное увеличение посевных площадей, что ведет к уничтожению лесов, разрушению почв и загрязнению среды несвойственными ей химическими элементами.

Поэтому при выработке экономических решений, особенно стратегических,

следует в первую очередь обращать внимание на стимулирование безотходных технологий, развитие солнечной энергетики и поддержание плодородия почв.

2. Человек и биосфера

Влияние человека на растительный и животный мир

Воздействия человека на живую природу складываются из прямого влияния и косвенного изменения природной среды. Одна из форм прямого воздействия на растения и животных - рубка леса.

Выборочные и санитарные рубки, регулирующие состав и качество леса и необходимые для удаления поврежденных и больных деревьев, существенно не влияют на видовой состав лесных биоценозов. Другое дело - сплошная вырубка древостоя. Оказавшись внезапно в условиях открытого местообитания, растения нижних ярусов леса испытывают неблагоприятное влияние прямого солнечного излучения. У тенелюбивых растений травянистого и кустарничкового ярусов разрушается хлорофилл, угнетается рост, некоторые виды исчезают. На местах вырубок поселяются светолюбивые растения, устойчивые к повышенной температуре и недостатку влаги. Меняется и животный мир: виды, связанные с древостоем, исчезают или мигрируют в другие места.

Ощутимое воздействие на состояние растительного покрова оказывает массовое посещение лесов отдыхающими и туристами. В этих случаях вредное влияние заключается в вытаптывании, уплотнении почвы и ее загрязнении. Уплотнение почвы угнетает корневые системы и приводит к засыханию древесных растений. Вытаптывание трав нарушает существенные этапы круговорота веществ, обрекая деревья на частичное голодание. Прямое влияние человека на животный мир заключается в истреблении видов, представляющих для него пищевую или другую материальную пользу.

Считается, что с 1600 г. человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц и не менее 100 видов млекопитающих. В длинном списке исчезнувших видов значится тур - дикий бык, живший на территории всей Европы. В XVIII в. была истреблена описанная русским натуралистом Г.В. Стеллером морская корова (стеллерова корова) - водное млекопитающее, относящееся к отряду сиреновых. Немногим более ста лет назад исчезла дикая лошадь тарпан, обитавшая на юге России. Многие виды животных находятся на грани вымирания или сохранились только в заповедниках. Такова судьба бизонов, десятками миллионов населявших прерии Северной Америки, и зубров, прежде широко распространенных в лесах Европы. На Дальнем Востоке почти полностью истреблен пятнистый олень. Усиленный промысел китообразных привел на грань уничтожения несколько видов китов: серого, гренландского, голубого.

На численность животных оказывает влияние и хозяйственная деятельность человека, не связанная с промыслом. Резка сократилась численность уссурийского тигра. Это произошло в результате освоения территорий в пределах его ареала и сокращения кормовой базы. В Тихом океане ежегодно погибает несколько десятков тысяч дельфинов: в период лова рыбы они попадают в сети и не могут из них выбраться. Еще недавно, до принятия рыбаками специальных мер, число погибающих в сетях дельфинов достигало сотен тысяч. На морских млекопитающих очень неблагоприятное действие оказывает загрязнение воды. В таких случаях оказывается неэффективным запрет на отлов животных. Например, после запрещения отлова дельфинов в Черном море их численность не восстанавливается. Причина заключается в том, что в Черное море с речной водой и через проливы из Средиземного моря поступает много ядовитых веществ. Эти вещества особенно вредны для детенышей дельфинов, высокая смертность которых и предотвращает рост поголовья этих китообразных.

Исчезновение сравнительно небольшого числа видов животных и растений может показаться не очень существенным. Однако главная ценность живущих ныне видов заключается не в их хозяйственном значении. Каждый вид занимает определенное место в биоценозе, в цепи питания, и заменить его не может никто. Исчезновение того или иного вида ведет к уменьшению устойчивости биоценозов. Еще важнее то, что каждый вид обладает уникальными, присущими только ему свойствами. Утрата генов, определяющих эти свойства и отобранных в ходе длительной эволюции, лишает человека возможности в будущем воспользоваться ими для своих практических целей (например, для селекции).

Антропогенное воздействие на атмосферу

К основным загрязняющим веществам, поступающим в атмосферный воздух, относятся следующие:

· оксид углерода (CO),

· оксиды азота (NOx), под общей формулой NOx, обычно подразумевают сумму NO и NO2

· диоксид серы (SO2),

· углеводороды (CmHn),

· пыль.

Эти вещества составляют 98% от массы всех остальных загрязнителей и поэтому их называют основными.

Основные загрязняющие вещества атмосферы имеют природное и антропогенное происхождение. Природное происхождение: вулканизм, почвенные процессы, поверхность морей, океанов, пыльные бури, лесные пожары и др., а для оксидов азота кроме того - грозовые разряды.

Антропогенное происхождение:

Оксид углерода (СО) - самая распространенная и наиболее значительная примесь атмосферы Основная масса выбросов СО образуется в процессе сжигания топлива - автотранспорт, ТЭС, котельные промышленность. Наиболее высокая концентрация СО наблюдается на улицах и площадях с интенсивным движением транспорта.

СО - агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин. При этом ухудшается острота зрения, нарушаются функции головного мозга, деятельность сердца, легких, возникает головная боль, сонливость, нарушается дыхание. Степень воздействия СО на организм человека зависит от длительности воздействия и содержания карбоксигемоглобина.

В атмосфере СО постепенно окисляется до СО 2.

Оксиды азота (NOx), - образуются в процессе горения при высокой температуре путем окисления части азота находящегося в атмосферном воздухе. Основными источниками выбросов NOx являются автотранспорт, ТЭС, промышленные печи и др.

Другими источниками NOх являются промышленные предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту, анилиновые красители, вискозный шелк и др.

При контакте оксидов азота с водяным паром, поверхностью слизистой образуются кислоты, что может привести к отеку легких.

Диоксид серы (SО2). На его долю приходится до 95% от общего объема сернистых соединений, поступающих от антропогенных источников. Основным источником является сжигание угля, мазута на ТЭС, в котельных, в промышленности. Другими источниками SО2 являются металлургия, строительная промышленность, производство серной кислоты и другие виды промышленности.

Диоксид серы раздражает слизистую оболочку рта, глаз, во рту возникает неприятный привкус, при соединении с влагой воздуха или слизистой образуется серная кислота.

Углеводороды (CmHn). Основной техногенный источник - пары бензина, метан, пентан, гексан - автотранспорт. При неполном сгорании топлива происходит также выброс циклических углеводородов, обладающих канцерогенными свойствами. Углеводороды обладают наркотическим действием, вызывают головную боль, головокружение, кашель, неприятные ощущения в горле. биосфера экологический здоровье природный

Основные источники образования пыли в атмосфере: строительная промышленность, ТЭС, черная и цветная металлургия, места складирования промышленных и бытовых отходов, автотранспорт, карьеры добычи полезных ископаемых, разработанные грунты и т. д. Размеры пылинок в воздухе составляют от сотых долей до нескольких десятков микрометров. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция, углерода, а также оксиды металлов.

Пыль оказывает вредное воздействие на человека, растительный и животный мир, у людей могут возникать специфические заболевания.

Антропогенные воздействия на гидросферу

Антропогенное воздействие на гидросферу проявляется в загрязнении и истощении вод.

Загрязнение вод - привнесение или возникновение в них новых (обычно не характерных для них) вредных химических, физических, биологических агентов. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Загрязнение вод может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным). Естественное загрязнение вод вызвано природными процессами. Например, загрязнение вод в результате извержения вулканов, водной и ветровой эрозии, абразии (разрушения) берегов, засоление пресных вод солеными и т.д. Антропогенное загрязнение связано с поступлением загрязняющих веществ в гидросферу в результате деятельности человека.

Наиболее распространено химическое и биологическое загрязнения, в меньшей степени радиоактивное, механическое и тепловое.

Химическое загрязнение - загрязнение вод неорганическими и органическими веществами. Из органических загрязнителей наиболее распространены нефть и нефтепродукты, СПАВ, фенолы, пестициды и др., из неорганических - кислоты, щелочи, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и др.).

Химическое загрязнение наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся загрязнение гидросферы. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в грунтовые воды вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т.д. Однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит.

Биологическое загрязнение - загрязнение вод патогенными микроорганизмами бактериями, вирусами, простейшими, грибами, мелкими водорослями и др.

Радиоактивное загрязнение - загрязнение вод радионуклидами. Оно опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ, особенно "долгоживущих" и подвижных в воде радиоактивных элементов (стронций, уран, радий, цезий и др.). Радионуклиды попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные воды - в результате просачивания вглубь земли вместе с атмосферными водами или в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение - загрязнение вод механическими примесями - твердыми частицами (песок, ил, шлам и др.). Свойственно в основном поверхностным водам. При этом наиболее значительно ухудшаются органолептические показатели воды.

Тепловое загрязнение - это повышение температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами (тепловых и атомных электростанций). При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава вод, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов - сероводорода, метана. Одновременно происходит "цветение" воды вследствие ускоренного развития фитопланктона.

Антропогенное воздействие на почвы

Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

1 эрозия; 2 загрязнение; 3 вторичное засоление и заболачивание; 4 опустынивание; 5 отчуждение земель для строительства.

Эрозия почв. Эрозией называется разрушающее воздействие воды, ветра и антропогенных факторов на почву и подстилающие породы, снос наиболее плодородного верхнего слоя или размыв. 15% обрабатываемых земель подвержено интенсивной эрозии.

По темпам проявления эрозионных процессов различают нормальную или геологическую и ускоренную или антропогенную эрозию.

Нормальная эрозия протекает повсеместно под лесной и травянистой растительностью. Она проявляется в слабой степени. Почва полностью восстанавливается в течении года благодаря почвообразовательным процессам.

Ускоренная эрозия развивается при отсутствии естественной растительности и при нерациональном использовании земель, в результате чего происходит интенсивный смыв почвы. Различают древнюю и современную эрозию почвы. Древняя эрозия прекратила свое действие. Современная эрозия протекает на фоне древней, она вызвана природными факторами и хозяйственной деятельностью человека. Наиболее распространены следующие виды ускоренной эрозии почв: 1. водная (плоскостная и линейная); 2. ветровая; 3.ирригационная; 4. промышленная; 5. пастбищная; 6. абразия; 7. механическая.

Плоскостная эрозия - это смыв верхних горизонтов почвы на склонах при стекании дождевых или талых вод сплошным потоком или ручьями.

Линейная эрозия вызвана талыми и дождевыми водами, стекающими значительной массой, сконцентрированной в узких пределах участка склона. В результате происходит размыв почвы в глубину,

Ветровая эрозия или дефляция наблюдается на легких и на тяжелых карбонатных почвах при высоких скоростях ветра, низкой влажности почвы и невысокой относительной влажности воздуха. Возникает в степных и пустынных районах. Распашка легких почв, их рыхление особенно опасны весной при отсутствии растительности. Ветровая эрозия проявляется в виде повседневной или местной дефляции и в виде пыльных бурь. Пыльные бури на своем пути частично или полностью уничтожают посевы, засыпают дороги, оросительные каналы, безвозвратно сносят верхний слой почвы.

Ирригационная эрозия - это смыв и размыв почвы при ее орошении. В результате этой эрозии выводится из строя мелиоративная сеть. Основные причины ее размыва - слабое закрепление дна и откосов каналов, слабая инфильтрационная способность почвы, просадка грунтов, засорение каналов, повышенный расход воды в поливных бороздах. При эксплуатации оросительных систем на отдельных участках теряется до 20-45% воды вследствие фильтрации и утечки, что способствует эрозии почвы. Ирригационная эрозия проявляется даже в условиях небольших уклонов при увеличении поливной струи.

Промышленная эрозия возникает в результате разработок полезных ископаемых, особенно открытым способом, строительства жилых и производственных зданий, прокладки дорожных магистралей, газо- и нефтепроводов.

Абразия - это обрушение берегов водоемов. При этой эрозии заиляются водоемы, сокращается площадь пашни и пастбищ.

Пастбищная эрозия - это выдувание, смыв и размыв почв в результате ослабления травяного покрова при его вытаптывании животными и выедании ими травы. Она проявляется при нарушении норм пастьбы, проведении ее без учета поголовья скота, емкости пастбищ и лугов, при прогоне скота по одним и тем же участкам.

Механическая эрозия - это систематический сдвиг почвы вниз по склону в результате работы сельскохозяйственных машин. Эта эрозия ярче всего выражена при холмистом рельефе местности. К механической эрозии относятся любые виды эрозии почв под воздействием их обработки. В результате использования сельскохозяйственной техники происходит значительное уплотнение почвы на большую глубину, изменяется ее водный режим, усиливается поверхностный сток, что приводит к усилению эрозионных процессов. Значительное уплотнение почвы уменьшает урожайность сельскохозяйственных культур на 30-50%.

В результате эрозии каждую минуту на земном шаре выходит из сельскохозяйственного оборота 44 га земель. Последствия эрозии многообразны. Важное последствие - потеря плодородия почв. Эрозия почв привела к полной или частичной, по хозяйственно значимой потере плодородия более половины всей пашни мира. По степени смытости различают: слабосмытые, среднесмытые, сильносмытые почвы. К слабосмытым относятся почвы, у которых верхний горизонт А смыт до половины своей мощности, среднесмытые - горизонт А смыт более чем на половину, сильносмытые - частично смыт горизонт В.

Урожайность сельскохозяйственных культур на слабосмытых почвах уменьшается на 10-15%, на среднесмытых - на 20-40%, на сильносмытых - на 50-60%.

В Беларуси с каждого гектара склоновых земель ежегодно смывается до 15 т, а на осушенных торфяниках и легких почвах переносится до 10 т плодородного слоя почвы. Ежегодные потери гумуса от эрозии составляют 180 кг/га, азота - 80-10, фосфора и калия-5-6 кг/га (В.М. Бадьина,2000). Благодаря эрозии водоёмы загрязняются удобрениями, пестицидами. Из внесенных на склоновые земли удобрений вымывается до 20% азота, 2-5% фосфора, 10-70% калия. Вынос пестицидов с орошаемых земель достигает 4% от внесенного количества. Во многих развитых странах мира загрязнение поверхностных вод пестицидами опаснее всех промышленных стоков, вместе взятых.

В результате эрозии образуются промоины, рытвины, овраги. В зависимости от почвенно-климатических условий рост и формирование оврагов идет со скоростью от 1 - до 8-25 м в год. Если на поле в 100 га образовался овраг длиной 100 м, шириной 5 м и глубиной 2 м, то потери почвы и подпочвы составляют 600-800 м³. Утраты же от смыва самого верхнего плодородного слоя почвы толщиной 1 см с площади 100 га эквивалентно потере 10000 м³ почвы.

"Внесельскохозяйственный" ущерб от эрозии составляет 70-100% от величины ущерба сельскому хозяйству.

Всё это обуславливает необходимость борьбы с эрозией. Противоэрозионные мероприятия делятся на следующие группы:

1. организационно-хозяйственные;

2. агротехнические;

3. лесомелиоративные;

4. гидротехнические.

К организационно-хозяйственным мероприятиям относится правильная организация территории. На определенной территории выделяют площади, в различной степени подверженные эрозии, составляют почвенно-эрозионные планы. Противоэрозионная организация территории - это обоснованный состав, соотношение, размещение сельскохозяйственных культур, полей, севооборотов, лесополос и др.

Агротехнические мероприятия - это, в первую очередь, порядок использования земли в севообороте и система ее механической обработки. К этой группе мероприятий относятся фитомелиоративные, агрохимические и агрофизическое, снегозадержание и регулирование стока, противоэрозионная обработка почвы. Противоэрозионная обработка почвы - это вспашка поперек склона (что задерживает 5-8 мм влаги и дает прибавку урожая зерновых 2-4 ц/га); обработка плугом с почвоуглубителем (что предохраняет от выворачивания на поверхность малопродуктивных почв), ступенчатая вспашка. Ступенчатая вспашка заключается в создании ступенчатой формы плужной подошвы и чередующихся борозд разной глубины на поверхности почв. Наиболее эффективными способами водозадерживающей обработки почвы являются лункование, прерывистое бороздование, щелевание, кротование (ходы 6-8 см на глубине 30-40 см)

К фитомелиоративным мероприятиям относятся следующие:

1. полосное размещение посевов - это чередование полос почвозащитных культур с другими культурами;

2. посев промежуточных культур (кукурузы, подсолнечника, ржи, вики);

3. мульчирование - заделка в почву послеуборочных остатков, отходов промышленности, подстилочного или жидкого навоза;

4. кулисы создают защитную полосу с подветренной стороны. Для создания кулис используют высокостебельные растения (подсолнечник, кукурузу, горчицу);

5. травосеяние.

Все культуры по их противоэрозионным свойствам можно разделить на три группы. К первой группе, наиболее хорошо защищающей почву от эрозии, относятся многолетние травы; ко второй группе - однолетние травы. Наиболее слабое защитное действие оказывают пропашные культуры. По сравнению со смывом почвы под многолетними травами смыв ее под зерновыми выше в 4-5 раз, а под пропашными в 25 раз. Из однолетних культур сравнительно хорошо защищают почву озимые, т.к. весной и осенью они формируют устойчивый к эрозии растительный покров. Наиболее надежно закрепляют почву многолетние бобово-злаковые травосмеси.

На почвах, подверженных дефляции, оправдывают себя почвозащитные севообороты с посевом буферных полос из многолетних трав. На песчаных почвах площадь под многолетними травами следует доводить до 50%.

К мероприятиям по снегозадержанию относятся использование стерневых кулис (это полосы стерни после уборки зерновых шириной 60 см, высотой - 35-40 см на расстоянии 6 см друг от друга); снегопахота при высоте снежного покрова 12 см 2-3 раза за зиму во время оттепелей.

Лесомелиоративные мероприятия - это улучшение природных условий территории защитными лесными насаждениями. При этом улучшается водный и температурный режим сельскохозяйственных угодий, повышается противоэрозионная и противодефляционная устойчивость почв, снижается интенсивность воздействия на почву воды и воздушных потоков. К лесомелиоративным мероприятиям относятся ветрозащитные полосы, водозащитные и берегоукрепляющие полосы, противоовражные, овражные и склоновые полосы.

Гидротехнические противоэрозионные мероприятия чаще применяются на крутых склонах и сильно заовраженных землях. На склонах крутизной 4-6о эффективны валы-террасы, ступенчатые террасы, водозадерживающие валы, запруды. Валы-террасы строят на горизонтальной местности на окраине полей, высота их 30-60 см, ширина основания в 8-12 раз больше высоты. Валы легко пересекаются сельскохозяйственными машинами при обработке почвы. Ступенчатые территории - это непрерывные вытянутые по горизонтали площадки на крутых склонах (где выращивают многолетние травы). Водоудерживающие валы устраивают на прилегающих к вершине оврага участках склона (для приостановки его роста). Запруды строят в привершинной части оврагов, где вследствие больших уклонов скорость потока оказывается выше допустимой для данного грунта

Химическое воздействие на почву

Одним из видов антропогенного воздействия на почву является загрязнение почв. Основные загрязнители почв: 1. пестициды; 2. минеральные удобрения; 3. тяжелые металлы; 4. нефть и нефтепродукты; 5. отходы производства; 6. газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Источниками загрязнения почв является промышленность, сельское хозяйство, транспорт. Ежегодно в атмосферу выделяется 1012 т различных соединений, загрязняющих почву. Интенсивность загрязнения почвы зависит от расстояния до его источника и направления преобладающих ветров. Почвы вокруг предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии нескольких десятков километров загрязнены тяжелыми металлами. Среднее содержание марганца вокруг предприятий черной металлургии колеблется в пределах 0,05-6 ПДК. Вокруг некоторых предприятий содержание свинца достигает 10-15 г/кг. Почва считается мертвой при содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта. Близ Мончегорска почва загрязнена Ni и Со более чем в 10 раз выше нормы.

Загрязнение почв тяжелыми металлами происходит при добыче их из недр земли, при бесхозяйственном размещении отходов, орошении сточными водами, внесении минеральных и органических удобрений, применении пестицидов.

Во многих районах Северной Америки, Европы выпадают кислотные дожди. В Северной Америке и Европе заражено 5-10 млн км 2 земель. Осадки выпадают в виде растворов серной и азотной кислот. Кислотные дожди приводят к подкислению почвы, снижают насыщенность почвы основаниями, способствуют выносу Са и Mg, повышают содержание ионов Al и Н. По данным шведских ученых, насыщенность почвы основаниями уменьшилось на 50%, количество кислоты в почвах за последние 60 лет увеличилось в 10 раз, рН понизился на 0,7-1,2 единицы.

Источником загрязнения почв является сельское хозяйство. Наиболее эффективным средством увеличения продуктивности сельскохозяйственного производства является использование удобрений. В настоящее время мировое производство минеральных удобрений равно примерно 200 - 220 млн. т/год. Темпы роста производства удобрений во многом сходны с ростом производства электроэнергии. Применение удобрений можно рассматривать как одно из проявлений закона увеличения вложения энергии в единицу производимой сельскохозяйственной продукции. Это значит, что для получения одной и той же прибавки урожая требуется все большее количество минеральных удобрений.

Основными источниками загрязнения природной среды удобрениями являются:

1. потери минеральных удобрений в технологической цепи от завода до поля;

2. несовершенство свойств и химического состава удобрений;

3. нарушение научно обоснованной системы применения удобрений. Неравномерность внесения минеральных удобрений снижает их эффективность на 15% и более. Разбросной способ внесения удобрений снижает их эффективность по сравнению с локальным. Например, потери удобрения при локальном внесении на 30-40% меньше, чем при сплошном

4. эрозия почв.

Последствия внесения удобрений разнообразны и проявляются как в районах их внесения, так и на соседних территориях. Растениями усваивается от 10-15 до 50% полезных элементов из минеральных удобрений. Например, использование азотных удобрений приводит к накоплению в почве азота в виде нитратов вследствие микробиологических процессов (аммонификации, нитрификации). Особенно сильное загрязнение почв нитратами происходит при применении необоснованно высоких (более 200 кг N на 1 га) доз бесподстилочного навоза. Большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу закиси азота и метана. Значительное содержание нитратов в почве приводит к их повышенному содержанию в растениях. Известно более 20 факторов, влияющих непосредственно на накопление нитратов в растениеводческой продукции. Основными из них являются дозы азотных удобрений и соотношение азота с другими питательными веществами; формы, сроки и способы внесения; гранулометрический состав почвы и другие ее свойства. 70 - 80 % нитратов человек получает с овощами, 15 - 20 % - с питьевой водой, 5 - 10 % - с фруктами, молочными и мясными продуктами.

Нитраты в человеческом организме восстанавливаются до нитритов. При поступлении нитратов в человеческий организм в концентрации > 50 мг/кг отмечается их прямое общетоксическое действие. Опасность нитритов связана с тем, что они вступают в реакцию с гемоглобином крови и превращают содержащееся в ней двухвалентное железо в трехвалентное. В результате этого развивается заболевание метгемоглобинемия. Особенно опасна метгемоглобинемия для грудных и маленьких детей, у которых слабо развит ферментативный аппарат, способствующий превращению трехвалентного железа вновь в двухвалентное. Результатом этого является болезнь, получившая название цианоз, или синюшность, которая может заканчиваться летальным исходом. Кроме того, нитриты в человеческом организме способны вступать в реакцию с аминами, содержащимися в желудочном соке, и образовывать нитрозамины. В настоящее время нитрозамины являются сильными канцерогенами. Канцерогены - это вещества, которые вызывают злокачественные новообразования.

Избыточное внесение калийных удобрений нарушает баланс магния, натрия, кальция, бора и других микроэлементов в почве, что может привести к снижению качества продукции. Главным отрицательным свойством калийных удобрений, оказывающим влияние на окружающую среду, является поступление в почву хлора. Так, при внесении 60 кг/га хлористого калия растения поглощают 10 кг/га, а остальное количество вымывается в воды. Предельно допустимая концентрация хлора в местах водоснабжения установлена на уровне 0,25 - 0,50 мг/л. Вода с повышенным содержанием хлора непригодна для питья. Повышенное количество калия может вызвать токсикозы у растений.

При применении кислых азотных удобрений увеличивается кислотность почв, что влечет за собой повышенное вымывание из них кальция и магния. Фосфорные удобрения не обладают столь выраженным подкисляющим эффектом, как азотные, но они могут вызвать цинковое голодание растений и накопление стронция в получаемой продукции. Фосфорные удобрения содержат примесь фторсодержащих соединений (от 0,2 до 4 % фтора), железа, стронция, селена, мышьяка (не менее 0,006 %), тяжелых металлов (не менее 0,008 %) и в их числе кадмий (10 - 30 мг/кг), а из радионуклидов - уран, торий и их дочерние продукты. Фосфорные удобрения приносят в почву кадмий, содержание которого в фосфоритах осадочного происхождения достигает 5-55 мг/кг, а в удобрениях из них - 34- 380 мг/кг. Картофель, выращенный на почве, удобренной суперфосфатом, содержит в 4 раза больше кадмия, чем контрольный. Так, с фосфорными удобрениями в почву вносится фтор в количестве 8 - 20 кг/га; 0,1 - 0,4 % его поступает в растения, 25 % выносится в открытые водоемы, остальная часть сохраняется в почве и мигрирует в подземные воды. Фтор обладает высокой химической активностью и представляет большую опасность для здоровья человека. Повышенные дозы фтора снижают продуктивность животных, угнетают их развитие и ведут к отравлению; у людей вызывают разрушение эмали зубов, потерю эластичности кровеносных сосудов, остеохондрозные явления.

Тяжелые металлы поступают в почву вместе с удобрениями, средствами защиты растений, в результате использования техники. В качестве удобрений часто используются сточные воды промышленных предприятий и коммунально-бытового хозяйства, которые отличаются повышенной концентрацией тяжелых металлов.

Значительным источником загрязнения почв может быть животноводство. Свинокомплекс на 108 тыс. голов или комплекс крупного рогатого скота на 35 тыс. голов по уровню загрязнения окружающей среды может быть приравнен к промышленному центру с население 400-500 тыс. человек.

Отходы животноводства содержат различные формы азота, фосфора, калия, а также метан, аммиак, сероводород, фенолы и другие соединения, обладающие высокой токсичностью. Свежий не продезинфицированный ил и сточные воды от свиноводческих комплексов служат источниками загрязнения почв сальмонеллой, яйцами гельминтов, бактериями тифа и др. В сильнозагрязненных животноводческими стоками почвах возбудители тифа могут сохраняться до 1,5 лет, в незагрязненных - в течение 2-3 суток.

По данным Всемирной организации здравоохранения навоз может быть фактором передачи более 100 видов возбудителей болезней животных, в т.ч. опасных для человека. Ферма крупного рогатого скота является источником загрязнения атмосферного воздуха на расстоянии 3 км. В воздухе содержится аммиак, а количество микробов в 4-10 раз превышает их предельно допустимые концентрации.

В сельском хозяйстве для уничтожения или снижения численности вредителей используются пестициды. По данным ФАО, в мире от болезней растений, сорняков и вредителей ежегодно теряется около 35 % урожая, в развитых странах - около 15 %.

Экологическая вредность пестицидов зависит в основном от их химической природы, продолжительности жизни, способности избирательно действовать на отдельные организмы и трансформации в среде. Например, ДДТ под действием ультрафиолетового излучения превращается в другой стойкий и ядовитый углеводород - полихлорированный бифенил (ПХБ), который имеет значительный срок жизни и накапливается в цепях питания.

Экологические последствия внесения средств защиты растений следующие:

1. развитие устойчивых вредных организмов к пестицидам. Например, устойчивость колорадского жука к пестицидам в ряде районов США возросла в 20 раз. Степень привыкания организмов к пестицидам определяется продолжительностью цикла их воспроизводства;

2. изменение свойств отдельных природных компонентов. Например, использование гербицидов нарушает биологическое равновесие почвы, уменьшает видовое разнообразие почвенных микроорганизмов и других животных. Гербициды способствуют ухудшению пищевой ценности культурных растений, вырождению отдельных сортов вследствие накопления мутаций;

3. накопление и передача пестицидов по цепям питания, что увеличивает их количество в пищевых продуктах и ведет к заболеванию населения. Пестициды накапливаются в жировых тканях людей и животных, отрицательно воздействуя на нервную, сердечно-сосудистую систему. Наиболее опасны пестициды для детей. Например, исследованиями, проведенными в Ставропольском крае, где пестицидные нагрузки не превышали 2 кг/га, удалось установить корреляционную достоверную связь между интенсивностью применения пестицидов и уровнем заболеваемости язвенной болезнью желудка и 12-персной кишки, гипертонической болезнью, хроническим фарингитом, назофарингитом, синуситом. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно пестицидами отравляются 500 тыс. человек, более 5 тыс. - со смертельным исходом.

Мероприятия по экологизации средств защиты растений включают: 1. использование препаратов в виде гранул, эмульсий и др., а также препаратов с коротким и умеренным сроками сохранения в растениях, в почве; 2. соблюдение доз пестицидов и сроков внесения; 3. использование биологических методов борьбы с вредителями; 4. применение сортов растений, устойчивых к вредителям и др.

К мерам борьбы с загрязнением почвы тяжелыми металлами относятся известкование, внесений удобрений со щелочной реакцией; глубокая вспашка почвы с оборотом пласта, при котором на поверхности оказывается слой почвы с меньшим содержанием тяжелых металлов; выращивание растений, слабо восприимчивых к тяжелым металлам; выращивание лесных насаждений.

Для уменьшения неблагоприятного воздействия минеральных удобрений на окружающую среду необходимо осуществление следующих мероприятий: 1. использование специальных машин для доставки удобрений с завода к месту хранения; 2. соответствие объемов хранилищ объему удобрений, поставляемых хозяйству; 3. соблюдение равномерности внесения удобрений; 4. использование новых форм (медленно воздействующих) удобрений (капсулированных и т. д.), применение безбаластных удобрений; 5. строгое соблюдение доз, форм, сроков, способов внесения удобрений; 6. соблюдение соотношения пропашных культур и культур сплошного сева в севообороте, использование однолетних и многолетних трав, покосных и пожнивных культур и др.

Мероприятия по устранению и предотвращению загрязнения окружающей среды органическими удобрениями следующие:

1. оптимизировать размеры крупных животноводческих комплексов;

2. соблюдать нормативы утилизации жидкого навоза, где норма внесения азота в форме бесподстилочного навоза не должна превышать 200 кг/га;

3. корректировать дозы с учетом типа и влажности почвы;

4. проводить быструю заделку навоза после внесения;

5. применять навоз совместно с соломой и торфом;

6. вносить бесподстилочный навоз в холодное время года;

7. проводить противоэрозионную обработку почвы (глубокую вспашку, рыхление подпахотного слоя, лункование);

8. использовать навоз после обеззараживания и обезвоживания.

Для защиты населенных пунктов, водоисточников от выбросов животноводческих комплексов необходимо иметь санитарную зону. Так, санитарная зона для свиноводческого комплекса на 54-108 тыс.голов - 3-5 км; комплекса крупного рогатого скота - 1,5- 2 км. По границам территории комплекса необходимо размещать зеленую зону, площадь которой должна составлять не менее 10-15% площади животноводческих помещений.

Опустынивание. Одним из глобальных проявлений деградации почв является опустынивание. Опустынивание (по Розанову Б.Г.) - 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. Раличают две формы опустынивания: 1. расширение ареала пустыни, 2. углубление процесса опустынивания на месте.