Экологические последствия загрязнения литосферы

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное ГБОУ ВПО

Тамбовский  Государственный технический университет 
 
 

Кафедра: «Природопользования   и защиты окружающей среды»

РЕФЕРАТ

ПО  ДИСЦИПЛИНЕ «ЭКОЛОГИЯ» НА ТЕМУ               «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЛИТОСФЕРЫ» 
 
 

Выполнила ст. гр. БСТ – 12 Попова Я.С.

Проверил  преподаватель Володина Г.Б. 
 
 

ТАМБОВ 2011

Содержание

1. Введение ………………………………………………………………3
2. Литосфера и ее строение. Почва……………………………………...4
3. Роль литосферы, почвы в круговороте веществ в природе………...7
4. Пути попадания загрязнений в почву……………………………….10
5. Классификация почвенных загрязнений…………………………….11
6. Последствия загрязнения литосферы, почвы……………………….13
7. Контроль загрязнения почвы………………………………………...16
8. Заключение……………………………………………………………19
9. Список используемой литературы…………………………………...20

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Актуальность  экологического изучения литосферы, обусловленная  тем, что литосфера есть среда  всех минеральных ресурсов, одним  из основных объектов антропогенной  деятельности (составных природной  среды), через значительные изменения, которого развивается глобальный экологический  кризис. Литосфера загрязняется жидкими  и твердыми загрязняющими веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна отходов, в том числе  более 50 кг полимерных, трудноразлагаемых. В границах литосферы периодически происходили и происходят грозные экологические процессы (сдвиги, сели, обвалы, эрозия), которые имеют огромное значение для формирования экологических ситуаций в определенном регионе планеты, а иногда приводят к глобальным экологическим катастрофам. В России в 1991 г. была разработана программа, в которой предусматривался в целях комплексной переработки природных ресурсов и сырья переход на безотходные и малоотходные производства. При этом обеспечивались независимость экологической экспертизы и создание кадастра вторичных ресурсов для учета вторичного сырья. Однако этот процесс, в связи с коренной перестройкой самой системы хозяйствования сильно затягивается, что усугубляет положение с охраной литосферы на территории России и стран СНГ. 
 
 
 
 
 
 

Литосфера и ее строение 

Земная  кора и верхняя часть мантии образуют литосферу. Она представляет собой  «шар» из твёрдого вещества радиусом около 6400км. Земная кора – внешняя  оболочка литосферы. Состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Отличают океаническую и материковую земную кору. В составе первой отсутствует  гранитный слой. Максимальная толщина  земной коры около 70 км – под горными  системами, 30- 40 км – под равнинами, наиболее тонкая земная кора – под  океанами, всего 5- 10 км. Остальную часть мы называем внутренней литосферой, которая включает также и центральную часть, называемую ядром. О внутренних слоях литосферы нам почти ничего не известно, хотя на их долю приходится почти 99,5% массы Земли. Их можно изучать только с помощью сейсмических исследований. Литосфера разбита на литосферные плиты – это крупные жесткие блоки земной коры, которые двигаются по относительно пластичной астеносфере. Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами и в основном состоит из дунитов и гарцбургитов. Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, самые крупные – Евразийская, Африканская, Индо–Афстралийская, Американская, Тихоокеанская, Антарктическая. Литосферные плиты движутся с возвышающейся на них сушей. В основе теории движения литосферных плит – гипотеза А. Вегенера о дрейфе континентов. Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. При столкновении литосферных плит на их границах образуются: горные системы, если в зоне столкновения обе плиты несут материковую кору (Гималаи), и глубоководные желоба, если одна из плит несет океаническую кору (Перуанский желоб). С этой теорией согласуется предположение о существовании древних материков: южного – Гондваны и северного – Лавразии. Границы литосферных плит – это подвижные области, где происходят горообразование, сосредоточены области землетрясений и большинство действующих вулканов (сейсмические пояса). Самые обширные сейсмические пояса – Тихоокеанский и Средиземноморского – Трансазиатский. Литосфера под континентами значительно холоднее, мощнее и, видимо, разнообразнее. Она не участвует в процессе мантийной конвекции, и претерпела меньше циклов частичного плавления. В целом она богаче несовместимыми редкими элементами. В её составе значительную роль играют лерцолиты, верлиты и другие богатые редкими элементами породы. На глубине 120-150 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называется астеносферой. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. В литосфере выделяют литобиосферу- эта та часть литосферы, в которой присутствуют живые организмы. Наиболее сильно подвергаются загрязнению поверхностный слой литосферы (почва). 

Почва

Почвой называется поверхностный слой земной коры, который возникает в результате воздействия биосферы и атмосферы на литосферу. Основное свойство почвы это плодородие, то есть способность обеспечивать растения водой и пищей. Почва состоит из генетически связанных горизонтов, возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и организмов. Представление о почве как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами, отличающими его от материнской породы, было создано в последней четверти 19 в. В. В. Докучаевым — основателем современного почвоведения. До этого почву обычно рассматривали в качестве одного из геологических образований. Почва колоссальное природное богатство, обеспечивающие человека продуктами питания, животных кормами, а промышленность сырьем. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Роль  литосферы, почвы  в круговороте  веществ в природе 

Независимо  от производственно-бытовой и сельскохозяйственной деятельности человека в естественной среде происходит круговорот веществ  – процессы самоочищения. В биогеохимическом круговороте веществ в биоценозе (трофическая структура) участвуют 3 группы: продуценты, консументы деструкторы. Продуценты синтезируют с помощью  света из углекислоты и воды, минеральных  веществ, органические соединения (автотрофы). Консументы (гетеротрофы) преобразуют  органические соединения в специфические  формы белков и других ему нужных веществ. Деструкторы (разрушители) или редуценты органические остатки окисляют до углекислоты и воды, которые снова вовлекаются в круговорот веществ. Образуется пищевая цепь (цепь питания) – перенос энергии и веществ от автотрофов к потребителям - гетеротрофам-редуцентам. Человек для своей жизнедеятельности и удовлетворения своих растущих потребностей создал город как экосистему с промышленной зоной и агроэкосистему - сельскохозяйственную, с целью получения через литосферу и почву все необходимое. В.И.Вернадский (1926г.) в книге «Биосфера», представленная как единая динамичная система, организованная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью, миграцией химических элементов, участие их в геологических и биологических циклах. Главным трансформатором космической энергии является зеленое вещество растений, синтезирующие первичные органические вещества. Человечество является потребителем этой биогеохимической энергии. Разнообразие и богатство живой природы – есть биоиндикация баланса человек-среда обитания, обеспечивает эффективный круговорот веществ и стабильности популяций, видов. Важнейшую роль в пищевой цепи играют биогеохимические круговороты углерода, кислорода, азота, фосфора, серы. Углерод распределен в довольно тонком слое земной коры. Основные запасы углерода в минералах и горных породах (известняки, доломиты, ракушечники). Круговорот углерода осуществляется благодаря растениям, через фотосинтез они превращают его в углеводы протеиды. Восполнение ресурсов CO₂ идет за счет растворения известняков, вулканической деятельности, использования энергии ископаемого углерода – нефти, газа, сланцев, угля. Идет образование гумуса, минерализация почвы, равновесие атмосфера-почва-вода-известняки, коралловые рифы (H₂CO₃). С углеродом связан процесс возникновения и развития жизни на Земле. Основной запас углерода в форме карбонатов CaCO₃ и гидрокарбонатов Ca(HCO₃)₂. Деятельность человека способствует повышению CO₂ в атмосфере, метана и оксида углерода, оксидов азота и серы. Связывают углерод атмосферы зеленые массивы, растения гидросферы, морские организмы – затем отложения известняков. Судьба углерода непосредственно связана с кислородом. Кислород вовлечен в циклы органического и неорганического мира. Азот – особый биогенный элемент, важный строительный материал для белков, нуклеиновых кислот и других соединений. В больших количествах азот находится в биогенных ископаемых (уголь, нефть, битум, торф). В почвах же растворимого азота мало, для роста и развития растений. Эти соединения азота в почве образуются благодаря жизнедеятельности некоторых микроорганизмов. Азот атмосферы – 78%, миллионы тонн инертен, он активен только в химических соединениях – азотнокислых и аммиачных солях. В почву азот из атмосферы попадает при грозовых разрядах вместе с осадками, при вулканической деятельности, и биологической фиксацией газообразного азота клубеньковыми (азотфиксирующими) бактериями и цианкобактериями (арахис, соя, чечевица, горох, фасоль, бобы, люцерна, клевер, люпин и др.). При процессах минерализации и нитрификации азот почвы переходит в азот гумуса (санитарное число Хлебникова). Восполнение почвы азотом для выращивания сельскохозяйственных культур, производит человек – органическими и минеральными удобрениями – до 40-60 млн.т. Азот усваивается растениями в виде нитритов и нитратов и по пищевым цепям поступает в организм человека. В атмосферу азот из почвы поступает благодаря процессам денитрификации почвенными и водными бактериями.

Фосфор  участвует в синтезе белка, скелета, тканей мозга. Его круговорот происходит совместно с углеродом, O₂, азотом. Основные запасы фосфора в горных породах, в донных отложениях. В почве его мало, поэтому в агроэкосистемах используются фосфорные удобрения для получения высоких урожаев его необходимо до 60-70кг на гектар. Живое вещество биосферы и суши удерживает огромное количество фосфора – лесные массивы – до 100 кг/га. Добываются фосфорные удобрения из литосферы, апатиты. Круговорот происходит благодаря минерализации органического фосфора. Сера участвует в биохимических процессах живой клетки. Основную роль в круговороте серы играют специализированные микроорганизмы окисления или восстановления этого элемента. В почве сера находится в виде сульфатов, в воде – в виде ионов. Минерал сера в природе встречается в виде сульфидов, в извержениях вулканов представлен довольно широко. Морские организмы поглощают серу, круговорот совершается благодаря деятельности сульфатредуцирующих бактерий. Сульфаты морской воды восстанавливаются до сероводорода. На суше сера, после отмирания растений, переходит в почву, микроорганизмы восстанавливают ее до минеральной – сульфаты, которые поглощаются растениями. Добыча топливно-энергетических ресурсов, их сжигание нарушают естественный круговорот серы. Поступление в атмосферу оксидов серы оценивается 280 млн.т. в год и более, что загрязняет не только атмосферу, но и в виде кислых осадков изменяет pH почвы. 
 
 
 
 
 
 
 

Пути  попадания загрязнений  в почву

Различные почвенные загрязнения, большинство  из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику  поступления этих загрязнений в  почву:

1. С атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Таким образом и образуются кислотные дожди
2. Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твёрдые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносят значительную лепту в пополнение почвенных загрязнений.
3. При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.
4. С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.

 
 
 
 

Классификация почвенных загрязнений

Загрязнения почвы трудно классифицируются, в  разных источниках их деление даётся по-разному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая  картина по загрязнению почвы:

1) Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As (мышьяк), Mn (марганец).

2) Пестицидами. Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков (!) лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде! Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.

3)Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.

4)Радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - ⁹⁰Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. ¹³⁷Cs (цезий-137), ¹⁴⁴Ce (церий-144) и ³⁶Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и. т. д.