Экологические проблемы литосферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

«Экологические проблемы литосферы»

Литосфера и ее строение. Почва и ее плодородие. Эрозия почв и ее виды. Антропогенное воздействие на почву. Загрязнение почв: пестицидами, агрохимикатами, тяжелыми металлами, отходами производств и отходами потребления. Проблемы вторичного засоления и заболачивания почв. Опустынивание. Воздействия на недра и горные породы. Обезвреживание и захоронение токсичных отходов. Методы очистки и утилизации отходов. Требования по охране недр и рациональному их использованию.

Литосфера - земная кора, наружная твердая каменная оболочка земного шара силикатного состава, толщиной 30 - 80 км. Живые организмы в литосфере имеются на глубине до 3 км. Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является «базовой подсистемой биосферы», так как вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору.

Кроме того, литосфера служит основным поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энергетических ресурсов, большая часть которых относится к невозобновимым.

почва загрязнение металл

Свойства почвы определяют само существование высших и низших растений, многих животных, образование и распространение сообществ. Жизненно необходимый обмен минеральными веществами между биосферой и неорганическим миром происходит именно в почве. К факторам почвообразования относятся также рельеф и деятельность человека.

Живые организмы способствуют развитию основного свойства почвы - плодородия. В результате разложения растительного детрита, состоящего из опада и отмерших частей растений, образуются гуминовые вещества - основа почвенного гумуса. Соединяясь с мельчайшими минеральными частицами, гуминовые вещества образуют мицеллы глинисто-гумусового комплекса почвы. Они удерживают на своей поверхности ионы растворимых солей, обеспечивают равновесный ионный обмен с почвенным раствором и тем самым влияют на условия питания растений. Содержание гумуса в почве и мощность богатого гумусового слоя в значительной мере определяют плодородие почвы.

Естественное плодородие почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водным, воздушным и тепловым режимами. Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном питании, являясь важнейшим агентом их фотосинтетической деятельности. Плодородие почвы зависит также от величины аккумулированной в ней солнечной энергии. Растительность аккумулирует ежегодно большое количество солнечной энергии в ходе фотосинтеза и создании биомассы, трансформируясь в органическое вещество. Большая часть синтезированного органического вещества вследствие его разложения возвращается в почву и воду.

Основные свойства почвы как экологической среды - это ее физическая структура, механический и химический состав, рН и окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненность. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв и разнообразие почвенных условий.

Сейчас на Земле по распространенности ведущее положение занимают четыре типологические группы почв:

1) почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красно-

земы и желтоземы, для которых характерны богатство минерального состава и большая подвижность органики;

2) плодородные почвы саванн и степей - черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем ;

3) скудные и неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к разным климатическим зонам;

4) относительно бедные почвы лесов умеренного пояса - подзолистые, бурые и серые лесные почвы.

Химический состав почв очень разнообразен. Содержание в почве некоторых ионов имеет большое экологическое значение. Почвы, залегающие на известняках, богаты кальцием. На них развивается специфическая кальцефитная растительность. Другие растения, наоборот, избегают высоких концентраций кальция в почве. Своеобразна растительность засоленных почв, богатых натрием и хлором (галофиты солончаков, морских берегов). Активная реакция большинства почв близка к нейтральной (рН=7). Известковые и засоленные почвы имеют щелочную реакцию (рН=8-9), а болотные почвы и торфяники - кислую (рН=4-5). Известны эндемические фитоценозы, связанные с участками почвы, содержащей повышенные количества некоторых микроэлементов. Многие представители почвенной фауны также чувствительны к ионному составу почв.

Почва - открытая экологическая система, находящаяся в постоянных обменных взаимодействиях с другими элементами биосферы, зависящая от их состояния и, в свою очередь, оказывающая весьма существенное влияние на сопредельные элементы биосферы (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды).

Почвенный покров принадлежит к саморегулирующейся биологической системе. Живые организмы, растения и животные, населяющие Землю, фиксируют солнечную энергию в форме фито- или зоомассы. Продуктивность наземных экосистем зависит от теплового и водного балансов земной поверхности. В природных экосистемах процессы производства и разложения органики сбалансированы таким образом, что отходы одних организмов служат средой обитания для других и таким образом осуществляется практически замкнутый круговорот веществ в природе, в ходе которого около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот.

Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95 - 97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км2, или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. км2 (10% суши), сенокосы и пастбища - 37,4 млн. км2 (25%). Общая площадь пахотнопригодных земель оценивается различными исследователями от 25 до 32 млн. км2.

Почва находится под постоянным прессом воздействия компонентов климата и погоды, флоры и фауны, а в современных условиях порой испытывает запредельное воздействие антропогенных нагрузок.

Воздействие человека на литосферу приближается к пределам, переход которых может вызвать необратимые процессы почти по всей поверхностной части земной коры. В процессе преобразования литосферы (на начало 90-х годов) извлечено 125 млрд. т угля, 32 млрд. т нефти, более 100 млрд. т других полезных ископаемых. Распахано более 1500 млн. га земель, заболочено и засолено 20 млн. га. Эрозией за последние сто лет уничтожено 2 млн. га, площадь оврагов превысила 25 млн. га. Высота терриконов достигает 300 м, горных отвалов - 150 м, глубина шахт, пройденных для добычи золота, превышает 4 км (Южная Африка), нефтяных скважин 6 км.

Таким образом, техногенным изменениям подвержены все составляющие литосферы: 1) почвы; 2) горные породы и их массивы; 3) недра.

Основными видами антропогенного воздействия на почвы является:

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

Эрозия почв. Существует несколько видов антропогенной эрозии почв: промышленная (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров); военная (воронки, траншеи); пастбищная (при интенсивной пастьбе скота); ирригационная (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов). Однако, настоящим бичом земледелия в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31 % суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34 % поверхности суши.

В США подвержено эрозии 40% всех сельскохозяйственных земель, в засушливых районах мира -60 % от общей площади, из них 20 % сильно эродированы. В РФ из 605 млн. га площади сельхозугодий свыше 40% эродированы или находятся под угрозой эрозии.

Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, во многих случаях разрушая его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Ветровая эрозия. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа. Особое влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизирует эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) 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. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни). Пыльные бури безвозвратно уносят самый плодородный слой почв; они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га пашни, негативно влияют на все компоненты окружающей природной среды, загрязняют атмосферный воздух, водоемы, отрицательно влияют на здоровье человека.

В России пыльные бури неоднократно возникали в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, в Башкирии. В настоящее время крупнейший источник пыли - Арал. На космических снимках видны шлейфы пыли, которые тянутся в стороны от Арала на многие сотни километров. Общая масса переносимой ветром пыли в районе Арала достигает 90 млн. т в год. Другой крупный пылевой очаг в России - Черные земли Калмыкии.

Водная эрозия почв (земель). Различают несколько форм водной эрозии: 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: уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв. В частности, появление новой тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, - одна из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия.

Среди различных форм проявления водной эрозии значительный вред природной среде и в первую очередь почвам приносит овражная эрозия. Экологический ущерб от оврагов огромен. Овраги уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густо расчлененный рельф. Площадь оврагов только на территории Русской равнины составляет 5 млн. га и продолжает увеличиваться.

Загрязнение почв. Основная часть загрязняющих веществ поступает в почвы с атмосферными осадками, отходами производства и бытовыми отходами с мест их складирования, пестицидами и удобрениями, вносимыми в почву.

Пестициды. Наиболее важной в современных условиях сельскохозяйственного производства является оценка загрязнения почв пестицидами.

Пестициды включают обширную группу химических веществ различных классов и химической природы. Ежегодно в мире применяется более 1 млн. т одних только гербицидов, включающих 900 наименований, почти 90 % этих веществ в конечном итоге попадает в почву.

Проявление токсического эффекта пестицидов в почве и процессы накопления зависят от ряда факторов: объемов и сроков внесения, свойств пестицида, сорбции, механического состава и структуры почвы, наличие органического вещества, рН, влажности и др.

В зависимости от назначения, химической природы и патогенных свойств для теплокровных и человека принято несколько классификаций пестицидов: химическая, производственная, гигиеническая.

По химической структуре различают пестициды: хлорорганические , фосфосфороорганические, ртутьорганические, мышьякосодержащие, производные мочевины, цианистые соединения, производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот, препараты меди, производные фенола, серы и ее соединений.

По объекту воздействия различают пестициды, направленные против насекомых (инсектициды), болезнетворных грибов (фунгициды), позвоночных животных (зооциды), нематод (нематоциды), бактерий (бактерициды), сорных растений (гербициды), клещей (акарициды) и др.

К пестицидам относят также химические вещества для отпугивания насекомых, грызунов и других животных (репелленты), привлечения насекомых с последующим их уничтожением (аттрактанты), половой стерилизации насекомых (стерилизаторы).

К пестицидам относятся дефолианты - средства для удаления листьев, десиканты - препараты для высушивания листьев на корню, дефлоранты - вещества для удаления излишних цветов. В сельскохозяйственной практике применяются как общеистребительные гербициды, уничтожающие все растения на обрабатываемой площади, так и избирательные, губительно действующие только на сорную растительность. Существуют химические средства стимулирования и торможения роста растений, препараты для предуборочного удаления листьев и подсушивания растений.

Гигиеническая классификация пестицидов учитывает степень их ядо-

витости (токсичности) для биологических объектов, кумулятивные свойства и стойкость с учетом возможности циркуляции во внешней среде.

Только в России используется более 100 индивидуальных пестицидов при общем годовом объеме их производства - 100 тыс. т.

Пестициды - это единственный загрязнитель, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Все виды пестицидов представляют собой яды и поражают не только животных-вредителей, растения и возбудителей болезней культурных растений, но и полезных животных и растений, а также представляют серьезную опасность для человека.

Несбалансированное применение пестицидов приводит к подавлению биологической активности почв и препятствует естественному восстановлению плодородия, увеличивает потери и сокращает сроки хранения сельскохозяйственной продукции, снижает урожайность ряда культур из-за гибели насекомых-опылителей.

Пестициды обладают способностью накапливаться в окружающей среде и организме животных и человека, передаваясь по пищевым цепочкам, нарушают обмен веществ, повреждают структуры клеток, в том числе аппарат наследственности. Чрезвычайно опасны пестициды для детей, поскольку вызывают у них болезни кожи, пищеварительного тракта, органов дыхания, нарушение обмена веществ, отставание в физическом развитии.

В 1999 г. подразделениями Росгидромета выборочно обследованы почвы на загрязнение пестицидами на территории 34 субъектов Российской Федерации: весной - 17,5 % тыс. га и осенью - 19,5 % тыс. га. В 2,9 тыс. объединенных проб почвы определялись пестициды 21 наименования.

Обследование установило загрязнение почв следующими видами пестицидов: суммарным ДДТ, метафосом, трефланом и 2,4 - Д. Загрязненные почвы обнаружены в 12 субъектах Российской Федерации из 34 обследованных. Наибольшие площади загрязненных почв отмечены в Курской области и на Северном Кавказе. Почвы Ростовской области загрязнены метафосом на уровне 1,0 - 4,0 ПДК под зерновыми, кукурузой, корнеплодами, зернобобовыми, садовыми и другими культурами. В Краснодарском крае отмечено загрязнение почв метафосом (2,2 ПДК) под корнеплодами. Впервые в Брянской области обнаружено значительное загрязнение почв под садами суммарным ДДТ, составляющим 4,5 - 6,2 ПДК. На территории Омской области, как и в предыдущие годы, почвы под овощами загрязнены трефланом на 7,6 % обследованной площади. В Белгородской, Иркутской. Курганской, Самарской, Новосибирской, Ульяновской областях и Мордовии площади загрязненных почв не превышают 3 % обследованной территории.

Не обнаружено загрязнение почв в Алтайском и Приморском краях, Астраханской, Владимирской, Воронежской, Ивановской, Костромской, Нижегородской, Оренбургской, Пензенской, Рязанской, Тамбовской. Томской, Тульской и Ярославской областях, Марий-Эл, Татарстане, Удмуртии, Чувашии.

Агрохимикаты. Потеря естественного плодородия почв приводит к необходимости постоянно увеличивать объемы применения удобрений. Агрохимикаты - это удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования плодородия почв и подкормки животных. Сроки и количество внесения удобрений нуждаются в тонкой балансировке. Почвы загрязняются минеральными удобрениями в случаях, если их используют в неумеренных количествах, теряют при производстве, транспортировке и хранении. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения.

В последние годы выявлен еще один неблагоприятный аспект неумеренного потребления минеральных удобрений и в первую очередь нитратов. В удобрениях азот присутствует в виде аммониевых или нитратных соединений, в наиболее усвояемой растениями форме. Подкормки азотными удобрениями способствуют увеличению содержания белка в зерне пшеницы, фосфорными и калийными подпитками повышают содержание крахмала в картофеле и сахара в свекле. Таким образом, сами по себе нитраты не представляют особой опасности для здоровья человека и животных, но легко образующиеся из них нитриты высокотоксичны, вызывают, в частности, тяжелое заболевание крови.

Оказалось, что большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов - закиси азота и метана.

Загрязнение почв тяжелыми металлами. Многолетние наблюдения за содержанием тяжелых металлов в почвах 200 населенных пунктах России показало, что к чрезвычайно опасной категории загрязнения относятся почвы 0,5 % обследованных населенных пунктов, к опасной категории загрязнения - 3,5%, к умеренно опасной категории загрязнения - 8,5% (рис. 9).

Почвы остальных 87,5 % населенных пунктов можно отнести к допустимой категории загрязнения, хотя практически во всех городах отдельные участки имеют более высокую категорию загрязнения тяжелыми металлами, чем в целом по городу. Самыми мощными источниками загрязнения почв тяжелыми металлами в городах являются комбинаты черной и цветной металлургии, а в сельской местности - минеральные удобрения, содержащие тяжелые металлы в качестве примесей.

В загрязнении почвенного покрова Москвы участвует 37 металлов. 22,2 % территории города относится к категории среднего загрязнения, 19,6 % - сильного загрязнения и 5,8 % территории имеет максимальный уровень загрязнения почв.

В 1999 г. Росгидрометом был проведен эколого-токсикологический анализ почв 34,4 млн. га сельскохозяйственных угодий на содержание тяжелых металлов (из имеющихся 221,1 млн. га). В результате обследования выявлено 1,1 млн. га земель, загрязненных тяжелыми металлами.

Доля почв, загрязненных элементами первой группы опасности (высоко опасные вещества), не превысила 2 %, а загрязнение почв ртутью, относящейся к этой группе, практически не выявлено.

Доля почв, загрязненных медью, относящейся ко второй группе опас-

ности (умеренно опасные вещества), составила 3,8 %, загрязнение остальными элементами этой группы менее значительно.

Среднее содержание тяжелых металлов в пахотном горизонте обследованных почв в основном не выше 0,5 ПДК. Превышение ПДК тяжелых металлов в почвах отмечено в Бурятии, Дагестане, Краснодарском и Приморском краях, а также в Иркутской, Сахалинской, Костромской, Читинской, Мурманской, Оренбургской и Кемеровской областях.

Последствия и источники воздействия некоторых металлов на здоровье человека отражены в таблице.

Последствия воздействия некоторых тяжелых металлов на здоровье человека

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 % орошаемых земель. Площадь засоленных почв России составляет 36 млн. га (18 % общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ, исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения галофиты (солянка).

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

Опустынивание. Одним из глобальных проявлений деградации почв является опустынивание. Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га почв практически на всех континентах. На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, следовательно, подрывается способность экосистем к восстановлению.

Опустынивание угрожает примерно 3, 2 млрд. га земель, на которых проживают более 700 млн. чел. На территории СНГ опустыниванию подвержено Приаралье, Прибалхашье, Черные земли Калмыкии и Астраханской области. Все они относятся к зонам экологического бедствия и их состояние продолжает ухудшаться.

Отчуждение земель. Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки дорог и трубопроводов, при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель.

Отходы производства и отходы потребления. К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производства. В соответствии с принятой в РФ классификацией (ГОСТ 25916-83) твердые отходы подразделяются на отходы производства и отходы потребления.

Отходами производства являются остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образовавшиеся в процессе производства продукции, утратившие исходные потребительские свойства, а также вещества, улавливаемые при очистке отходящих технологических газов и сточных вод. Основными поставщиками отходов являются: энергетика (зола и шлаки, образующиеся при сжигании твердого топлива); черная и цветная металлургия (шлаки, формовочная земля, коксовые остатки); угледобывающая промышленность (отвалы); деревообрабатывающая отрасль (опилки, стружки) и др.

Отходами потребления являются изделия и материалы, утратившие потребительские свойства в результате физического или морального износа. Например, изношенные текстильные материалы, макулатура, изношенные изделия из пластмасс (в том числе тара), отходы жилищно-коммунальные ( в том числе пищевые) и др.

По физико-химическим свойствам состав твердых отходов весьма разнообразен: от очень активных, токсичных (соединения мышьяка, фтора, фосфора, ртути) до инертных (мел, гипс, глинозем) веществ.

В России ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн. т особо токсичных. Огромные площади земель заняты свалками, золоотвалами, хвостохранилищами, интенсивно загрязняющими почвы. На удаление таких отходов производства затрачивается в среднем от 8 до 10% стоимости производимой продукции. Для складирования твердых отходов предприятий ежегодно в Московской области выделяется 20 га земли. Транспортирование и складирование отходов ежегодно поглащает миллиарды рублей.

Воздействия на недра. Экологическое состояние недр определяется прежде всего силой и характером воздействия на них человеческой деятельности.

Функции недр достаточно многообразны: источник минерально-сырьевых и энергетических природных ресурсов; место захоронения вредных веществ и отходов производства; сброса сточных вод; хранилища нефти, газа и др.; особо охраняемые территории (заповедники, памятники природы); среда для возведения подземных сооружений.

В современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра значительны. Только за один год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекается и перерабатывается более 150 млрд. т горных пород, откачивается миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов.

В России действуют несколько тысяч карьеров для открытой разработки полезных ископаемых, из них самые глубокие - Коркинские угольные карьеры в Челябинской области (более 500 м). Глубина угольных шахт нередко превышает 1500 м.

Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород, вынутых из пустых шахт - терриконов, достигающих высоты 50 - 80 м, а в отдельных случаях и более 100 м, объемом 2 - 4 млн. м3.

Приведенные данные показывают, что недра нуждаются в постоянной

экологической защите, в первую очередь от истощения запасов полезных ископаемых, а также от загрязнения их вредными отходами и неочищенными сточными водами.

К числу основных антропогенных воздействий на горные породы относятся статические и динамические нагрузки, тепловое воздействие, электрические воздействия и др.

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, достигающая глубин 70 - 100 м. При этом наибольшие изменения наблюдаются в вечномерзлых льдистых и сильносжимаемых породах (заторфованные, илистые).

Динамические нагрузки. Вибрации, удары, толчки типичны при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов. Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы (пески, торф). Прочность этих пород заметно снижается, они уплотняются (равномерно или неравномерно), структурные связи нарушаются, возможно внезапное разжижение и образование оползней, отвалов, плывущих выбросов. Другим видом динамических нагрузок являются взрывы при строительстве автомобильных и железных дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых и т.д.

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 - 500С, а иногда и до 1000С и более (в основании доменных печей). В зоне подземной газификации углей при температуре 1000 - 16000С породы спекаются, «каменеют», теряют свои первоначальные свойства.

Электрическое воздействие. Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП) порождают блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они появляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии.

Воздействие на массивы горных пород. Массивы горных пород и, в

первую очередь, их поверхностные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию.

Оползни представляют собой скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки - фильтрационной, сейсмической или вибрационной. Для оползней характерно отсутствие вращения и опрокидывания смешивающихся масс. Оползни - явление частое на склонах долин рек, оврагов, берегов морей, искусственных выемок. Они нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие компоненты окружающей природной среды (нарушение поверхностного стока, истощение ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, гибель деревьев).

Карст. Геологическое явление, связанное с растворением горных пород (известняков, доломита, гипса, каменной соли), образованием при этом подземных пустот (пещер, каверн) и сопровождаемое провалом земной поверхности, получило название карста. Образование провалов и воронок связывают с интенсификацией отбора подземных вод, динамическими вибрационными процессами воздействия транспорта, строительства, статической нагрузки. Активизация карста отмечается во многих районах России, на территории Москвы и Московской области.

Подтопление. Процесс подтопления - яркий пример ответной реакции природной среды на действие антропогенных факторов. Впервые он привлек внимание при создании водохранилищ, когда уровень грунтовых вод по их берегам стал быстро подниматься. В настоящее время под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин (менее одного - двух метров от поверхности земли).

При подтоплении территории переувлажняются и заболачиваются массивы горных пород, активизируются оползни, карст. Просадка в лессовых грунтах приводит к резкой неравномерной осадке, а набухание в глинах - к неравномерному подъему зданий и сооружений, испытывающих деформацию. На подтопленной территории возрастает сейсмическая балльность. 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 - утечка воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен - оврагов, асфальтирование и застройка территории, нерациональный полив улиц, садов, скверов, барраж подземных вод (задержка их движения глубокими фундаментами), фильтрация из водохранилищ, прудов - охладителей АЭС и др.

Сейчас в России подтопление территорий, особенно городских, приняло массовый характер - подтоплено свыше 700 городов и поселков городского типа, в том числе такие города, как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Волгоград, Новосибирск, Саратов и многие другие.

Внедрение малоотходных и безотходных технологий. Малоотходные (безотходные) технологии и замкнутые циклы - одна из самых радикальных мер защиты литосферы от загрязнения.

Ниже сформулированы четыре основных направления их развития (в соответствии с Декларацией о малоотходной и безотходной технологии и использования отходов - Женева, 1979 г.).

1. Создание бессточных технологических систем различного назначения на базе существующих и перспективных методов очистки и повторно-последовательного использования нормативно очищенных стоков.

2. Разработка и внедрение систем переработки промышленных и бытовых отходов, которые рассматриваются при этом как вторичные материальные ресурсы.

3. Разработка технологических процессов получения традиционных видов продукции принципиально новыми методами, при которых достигается максимально возможный перенос вещества и энергии на готовую продукцию.

4. Разработка и создание территориально-промышленных комплексов с возможно более полной замкнутой структурой материальных потоков и отходов производства внутри них.

В конечном итоге основным для промышленного производства должно стать вторичное сырье. В промышленно развитых странах степень повторного использования свинца составляет не менее 65%, железа - 60, меди - более 40, никеля - 40, алюминия - 33, цинка - 32%.

Экологизация технологий и малоотходность производства должны рассматриваться совместно с точки зрения реализации одной цели - снижения отрицательного антропогенного влияния на окружающую среду.

Применение крупнотоннажных отходов для рекультивации земель. Ежегодно в РФ образуется около 3 млрд. т вскрышных пород - отходов угледобывающей промышленности и добычи руд для черной и цветной металлургии. В настоящее время использование этих отходов незначительно - около 19% от их объема. Однако в дальнейшем этот показатель будет значительно увеличиваться, так как использование вскрышных пород очень выгодно: эксплуатационные затраты на получение 1 м3 щебня из отходов в 2 - 2,5 раза ниже, чем на добычу его из карьеров. Рекультивация нарушенных земель является обязанностью горнодобывающих предприятий и закреплена за ними законодательно.

Применение отходов в производстве строительных материалов. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, это единственная отрасль, которая уже сейчас способна использовать целый ряд крупнотоннажных отходов и побочных продуктов других отраслей (химической, производства минеральных удобрений, черной и цветной металлургии, гальванического производства и др.). Многие виды промышленных отходов по своим свойствам и химическому составу близки к природному сырью, используемому в данной отрасли, и могут служить его полноценной и недорогой заменой.

Примером может служить использование отходов энергетики - золы и шлаков ТЭЦ. Зола и шлаки ТЭЦ представляют собой источник сырьевых ресурсов для производства строительных материалов. Они содержат 53% SiO2, 24% Al2O3, 10% Fe2O3 и FeO, 2% CaO, 1% MgO, 4% оксидов щелочных металлов и 6% несгоревшего топлива.

Зола представляет собой тонкодисперсный материал, который без предварительного помола можно использовать в качестве добавки к цементу, газобетону, керамзитобетону, силикатному кирпичу, а также при производстве глиняного кирпича. Кусковой шлак используется в качестве заполнителя бетона в дорожном строительстве. Золошлаковые смеси могут применяться и как вяжущие вещества. При использовании отходов энергетики для производства строительных материалов возникает ряд технических, экономических и организационных проблем. В первую очередь целесообразно применять отходы углеобогащения, золу и шлаки ТЭЦ, доменные шлаки черной металлургии, бой керамического кирпича.

Отходы угледобывающей, лесной и деревообрабатывающей промышленности, а также сельского хозяйства применяются в качестве топлива в промышленности и в быту. Например, представляют интерес горючие отходы деревообрабатывающей промышленности, а также биогаз, получаемый при захоронении мусора.

Применение отходов в сельском хозяйств. Некоторые крупнотоннажные отходы (фосфогипс, пиритные огарки, отходы производства калийных удобрений) находят применение в сельском хозяйстве. Фосфогипс (отход производства фосфорной кислоты из фосфатного сырья) применяется для мелиорации солонцовых почв, а также как удобрение, содержащее многие ценные элементы (Ca, S,P, Fe, Al, Mg, органические вещества). Пиритный огарок (отход процесса обжига колчедана) используется в качестве медьсодержащего удобрения. Глинистые шламы и пыль, образующиеся при производстве хлорида калия, применяются как удобрение, содержащее калий и различные микроэлементы.

Использование отходов в сельском хозяйстве имеет свои сложности, поскольку наряду с полезными элементами они содержат и вредные примеси. Так, в фосфогипс переходит некоторое количество фтора из исходного апатита. В пиритных огарках в зависимости от состава исходного сырья могут присутствовать тяжелые металлы, мышьяк, селен.

Обезвреживание и захоронение токсичных отходов. Обезвреживание и захоронение токсичных промышленных отходов является экологической необходимостью и требует больших капитальных и эксплутационных затрат. В развитых странах количество токсичных отходов на одного человека в год составляет 70 кг, а стоимость обезвреживания одной тонны - 500 долл. США.

Обезвреживание и захоронение производится на специальных полигонах, которые предусматриваются при разработке планов и проектов территорий, расположенных вблизи крупных городов. Полигоны для обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов являются природоохранными сооружениями. Строительство и эксплуатация их осуществляется в соответствии с «Санитарными правилами проектирования, строительства и эксплуатации полигонов захоронения неутилизируемых отходов» и Санитарными нормами и правилами (СНиП 1.02.28-85) «Основные положения по составу проекта полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов».

Способ обезвреживания и захоронения отходов зависит от агрегатного состояния, водорастворимости и класса опасности веществ и их соединений. На все виды отходов, ввозимые на полигон, предоставляются паспорта с указанием состава отходов и кратким описанием требований безопасности при обращении с ними на полигоне. Схема работы полигона должна предусматривать ряд мероприятий, позволяющих регулярно и организованно, с соблюдением мер безопасности удалять неутилизируемые токсичные отходы, обезвреживать их и надежно захоранивать, обеспечивая защиту окружающей среды.

В настоящее время наиболее распространенными методами обезвреживания токсичных отходов являются:

для отходов органического происхождения - сжигание при высоких температурах;

для неорганических отходов - физико-химическая обработка в несколько стадий, которая способствует образованию безвредных, в большинстве случаев нейтральных и нерастворимых в воде соединений.

Размещено на Allbest.ru