Литосфера

Введение

Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным источником необходимых для существования ресурсов. Природа и природные ресурсы - база, на которой живет и развивается человеческое общество, первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей людей. Человек – часть природы и как живое существо своей элементарной жизнедеятельностью оказывает ощутимое влияние на природную среду.

Период, начиная с 1950 г. до настоящего времени, называют периодом научно-технической  революции. К концу ХХ века произошли  огромные изменения и в технологии, появились новые средства связи  и информационные технологии, что  резко изменило возможности обмена информацией и сблизило самые  отдаленные точки планеты. Мир буквально  на наших глазах стремительно изменяется, и человечество в своих действиях  не всегда поспевает за этими изменениями.

Экологические проблемы возникли не сами по себе. Это  результат естественного развития цивилизации, в которой сформулированные ранее правила поведения людей  в их взаимоотношениях с окружающей природой и внутри человеческого  общества, поддерживавшие устойчивое существование, пришли в противоречие с новыми условиями, созданными научно-техническим  прогрессом. В новых условиях необходимо формирование и новых правил поведения, и новой морали с учетом всех естественнонаучных знаний. Наибольшая трудность, которая  определяет многое в решении экологических  проблем - все же недостаточная озабоченность  человеческого общества в целом  и многих его лидеров проблемами сохранения окружающей среды.¹

1. Литосфера, ее строение

Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность  литосферы.

Литосферой  называют твердую оболочку Земли, состоящую  из земной коры и слоя верхней мантии, подстилающего земную кору. Расстояние нижней границы земной коры от поверхности Земли изменяется в пределах 5-70 км, а мантия Земли достигает глубины 2900 км. После нее на расстоянии 6371 км от поверхности находится ядро.

Суша  занимает 29,2%поверхности земного  шара. Верхние слои литосферы называется почвой. Почвенный покров является важнейшим природным образованием и компонентом биосфера Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для  населения планеты. Площадь земельных  ресурсов мира составляет 129 млн.кв.км, или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 10% суши, луга и пастбища – 25% суши. Плодородием почвы и климатическими условиями определяются возможность существования и развития экологических систем на Земле. К сожалению, из-за неправильной эксплуатации ежегодно теряется некоторая часть плодородных земель. Так, за последнее столетие в результате ускорения эрозии потеряно 2 млрд. гектаров плодородных земель, что составляет 27% от общей площади земель, используемых для сельского хозяйства.

           Литосфера включает осадочные, изверженные и метаморфические породы. Нижняя граница литосферы нечеткая и определяется по уменьшению вязкости среды, скорости сейсмических волн и повышению теплопроводности. Литосфера охватывает земную кору и верхнюю часть мантии толщиной несколько десятков километров до астеносферы, в которой изменяется пластичность пород. Основные способы определения границы между верхней границей литосферы и астеносферой – магнитотеллурический и сейсмологический.

         Толщина литосферы под океанами составляет от 5 до 100 км (максимальное значение на периферии океанов, минимальное – под Срединно-океаническими хребтами), под материками – 25-200 км (максимум – под древними платформами, минимум – под сравнительно молодыми горными массивами, вулканическими дугами). Строение литосферы под океанами и континентами имеет существенные различия. Под материками в структуре земной коры литосферы различают осадочный, гранитный и базальтовый слои, толщина которых в целом достигает 80 км. Под океанами земная кора неоднократно подвергалась процессам частичного плавления в ходе формирования океанической коры. Поэтому она обеднена легкоплавкими редкими соединениями, лишена гранитного слоя, а толщина ее значительно меньше, чем континентальной части земной коры. Образование атмосферы, гидросферы и земной коры произошло в ходе высвобождения веществ из верхнего слоя мантии молодой Земли. В настоящее время на океаническом дне в срединных хребтах продолжается процесс образования земной коры, что сопровождается выделением газов и небольших объемов воды. В составе современной земной коры в большой концентрации присутствует кислород, далее по процентному содержанию следуют кремний и алюминий. В основном, литосферу формируют такие соединения, как диоксид кремния, силикаты, алюмосиликаты. В формировании большей части литосферы принимали участие кристаллические вещества магматического происхождения. Они образовались при остывании вышедшей на поверхность Земли магмы, которая в недрах планеты находится в расплавленном состоянии.²

2. Источники загрязнение  почвы

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.

Источники загрязнение почвы классифицированы следующим образом.

Жилые дома и коммунально-бытовые  предприятия. В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупных городов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратили в трудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких предметов, например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные вещества - диоксиды. Несмотря на это, в последние годы разрабатываются способы уничтожения бытового мусора сжигания. Перспективным способом считается сжигание такого мусора над горячими расплавами металлов.

Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при производстве синтетических каучуков в почву попадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки; при производстве резиновых изделий в окружающую среду поступают пылевидные ингредиенты, сажа, которые оседают на почву и растения, отходы резинотекстильных и резиновых деталей, а при эксплуатации шин - изношенные и вышедшие из строя покрышки, автокамеры и ободные ленты. Хранение и утилизация изношенных шин в настоящее время являются еще нерешенными проблемами, так как при этом часто происходит сильные пожары, которые очень трудно тушить. Степень утилизации изношенных шин не превышает 30% от общего их объема.

Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.

Сельское хозяйство. Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть.

Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах  почти все они необходимы для  растений и живых организмов. В  организме человека тяжелые металлы  участвуют в жизненно важных биохимических  процессах. Однако превышение допустимого  их количества приводит к серьезным  заболеваниям.

Тяжелые металлы накапливаются  в почве и способствуют постепенному изменению ее химического состава, нарушению жизнедеятельности растений и живых организмов. Из почвы тяжелые  металлы могут попасть в организм животных и людей и вызывать нежелательные  последствия.

Весьма токсичным для живых  организмов является свинец. Из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг его поступает в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу вместе с выхлопными газами автомобилей при сжигании этилированного бензина, так как 1 л  бензина содержит до 0,5 г тетраэтилсвинца. Загрязнение почвы и растений свинцом вдоль автомобильных  дорог распространяется на расстояние до 200 метров. Предельно допустимая концентрация свинца в почве =32 мг/кг. Превышение этого показателя увеличивает  вероятность попадания свинца в  организм человека через сельскохозяйственные продукты, что может привести к  поражению центральной нервной  системы, печени, почек и мозга. В промышленных районах содержание свинца в почве в 25-27 раз больше, чем в сельскохозяйственных.

Большую опасность для человека представляет накопление в почве  кадмия. В природе кадмий находится  в почве и в воде, а также  в тканях растений. Всемирная организация  здравоохранения рекомендовала  ограничение дозы кадмия, поступающего с пищей в организм человека, до 70 мкг в сутки. Потребляя пищу, содержащую повышенные дозы кадмия, приводит к деформации скелета, снижению роста  и сильным болевым ощущениям  в пояснице.

Загрязнение почвы пестицидами. Почва загрязняется также при использовании в сельском хозяйстве пестицидов. Известно, что нормальный рост растений определяется различными физическими, химическими и биологическими процессами, которые протекают в почве. При попадании в почву пестициды могут быть включены в эти процессы с их накоплением в растениях. Кроме того, они сохраняют устойчивость в почве длительное время, что также обуславливает их накопление в пищевых цепях.

Одним из первых пестицидов был печально известный ДДТ - дифенилдихлортрихлорэтан. Впервые он был синтезирован немецким химиком П.Мюллером. Этот препарат обладал высокоэффективными инсектицидными свойствами и поэтому долгое время успешно применялся против малярийных комаров, клещей, вшей. В 1944-1946 годах с помощью ДДТ успешно подавляли очаги сыпного тифа в Неаполе и малярии в некоторых провинциях Италии. В СССР с помощью ДДТ был уничтожен клещ, переносящий таежный энцефалит. Все это в свое время послужило причиной присуждения П. Мюллеру Нобелевской премии. Однако много позже обнаружилось, что ДДТ обладая высокой устойчивостью в природной среде, способен накапливаться в пищевых цепях и наносить существенный вред животному миру. Попадая в организм человека, ДДТ аккумулируется в мозге и действует как нервный яд. При этом нормальное функционирование мозга может быть нарушено.³

3. Нарушения литосферы в России

Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность  литосферы. В процессе эволюции человек  начал изменять земную поверхность, но особо крупных масштабов эти изменения достигли в последние сорок лет. Это хорошо иллюстрируют данные о строительстве крупных водохранилищ: 90% крупных водохранилищ мира были построены после 1950 г.

Нарушения поверхности литосферы начинаются с самого малого - со строительства  жилища, когда необходимо выравнивание поверхности и закладка фундамента. Основной рост подобных нарушений происходил именно после 1950 г., когда во всем мире, и в том числе в России шел быстрый процесс урбанизации, приведший к удвоению численности городского населения. В это же время интенсивно развивалась хозяйственная инфраструктура, что сопровождалось серьезными изменениями поверхности литосферы - строились железные и автомобильные дороги, прокладывались продуктопроводы, линии электропередачи и связи. Общая площадь нарушений городской застройкой и хозяйственной инфраструктурой на территории России составляет порядка 3,5 млн. км².

Помимо  водохранилищ, занимающих в России 5,5 млн. га, построены каналы большой протяженности, сети мелких каналов, а также дренажные системы. В сетях каналов, как оросительных, так и дренажных, которые в большинстве своем не облицованы, идут активные эрозионные процессы. Подобные нарушения поверхности занимают на территории России более 12,3 млн. га, из которых примерно половину составляют осушенные земли. На многих осушенных землях сейчас наблюдаются понижения и осадка грунта в результате "выгорания" торфа и разрушения подземных дренажных систем.

Перегороженные  плотинами реки оказываются нарушенными  практически на всем протяжении, так  как выше водохранилища меняется баланс стока наносов, значительная часть которых задерживается  в верхнем бьефе плотины. В  результате ниже водохранилища идет эрозия русла, а в устье начинают происходить изменения, обусловленные  нарушением баланса наносов. Особенно это заметно на краснодарском  побережье Черного моря, где в  результате нарушения естественного  стока наносов идет быстрый размыв пляжей, поэтому вся полоса побережья  застроена бетонными шпорами. Здесь  зону поверхности литосферы от предгорий, занятых дорогами и городами, до прибрежной части моря следует признать полностью нарушенной.

На сельскохозяйственных угодьях в результате замены естественных сообществ агроценозами и применения неадекватных приемов обработки почвы при крутизне склонов более 1 градуса с каждого га ежегодно выносится не менее 6 т мелкозема. Это способствует росту эрозионных борозд, оврагов и балок.

Площадь сельскохозяйственных угодий, подверженных водной и ветровой эрозии, растет. За 1975-1989 гг. в России она возросла на 7,5 млн. га и составляет сейчас около 60 млн. га, из которых 40 млн. га подвержены водной эрозии. На эродируемой площади  России несколько миллионов гектаров занято оврагами, протяженность которых  составляет сотни тысяч километров.

Широко  ведущие горные разработки на значительных площадях нарушают поверхность литосферы  при создании карьеров, разрезов, подъездных путей к ним. По статистическим данным, площадь, нарушения земель в связи  с несельскохозяйственной деятельностью  в 1989 г. составила 1,2 млн. га. Хотя указывается, что из этой площади отработано 0,4 млн. га, но это, тем не менее, уже нарушенный участок литосферы.

В Западной Сибири, особенно в ее северной части, где ведутся поиски нефти и  газа, развивается новый тип антропогенных  нарушений поверхности литосферы. Широко используемые здесь вездеходы  создают колеи, в которых процесс  восстановления растительного покрова  не может происходить быстро, так  как тундровая и лесотундровая  растительность восстанавливается  очень медленно. Опережающею развивается процесс эрозии почвы, так как колеи служат бороздами стока для талых и дождевых вод. На месте сети путей движения вездеходов формируется антропогенная дренажная сеть.