Антропогенные воздействия на литосферу
Безопасность биоты в первую очередь зависит от существования почвы. Почва – среда обитания живых организмов, это и жизненное пространство, убежище, источник питательных веществ, хранилище семян и личинок и др. Геологические процессы, влияющие на биоту, протекают с деградацией или с полным уничтожением почвы. Неблагоприятные процессы, связанные с деградацией почвы, могут представлять собой нарушение растительного покрова, наводнение, заболачивание, землетрясение, оползни и так далее. Процессы, связанные с угрозой уничтожения почвы могут быть катастрофическими или опасными.
Катастрофы могут вызываться извержениями вулканов, падением метеоритов, селями, лавинами или цунами. Для таких процессов характерна неопределенность момента возникновения и высокая скорость протекания, как правило, они приводят к массовому вымиранию биоты. Например, в Индии 65 миллионов лет назад имело место массовое вымирание биоты, за короткое время исчезли почти все рептилии, а также 90% простейших и водорослей. Ученые считают, что причиной катаклизма было столкновение Земли с кометой, или, возможно, извержение вулкана. Цунами. Сели и лавины обычно действуют локально, уничтожая почвы и биоту на ограниченной территории.
Опасные процессы («ползучие катастрофы») развиваются медленно, нарушая взаимодействие видов. К таким процессам приводят затопления, опустынивание, осушение болот, оледенение, засоление или эрозия. Сегодня более 50% сельскохозяйственных земель в странах бывшего СССР находится в опасности.
|
|
|
Катастрофические последствия могут иметь необдуманные хозяйственные решения. Например, в результате сооружения Каракумского канала практически иссяк сток Амударьи и Сырдарьи в Аральское море. За 30 лет с 1960 по 1990 год уровень воды в Аральском море упал на 13 метров, площадь акватории сократилась на треть, объем воды упал на 60%, соленость оставшейся воды возросла в 2,5 раза. Антропогенные воздействия на почву могут приводить к следующим опасным процессам: эрозия, загрязнение, засоление, заболачивание, опустынивание. Сокращению площади плодородных земель способствует отчуждение их под строительство дорог, жилых домов, хозяйственных объектов.
Эрозия – это разрушение и снос верхних горизонтов почвы и подстилающих пород. Эрозия – естественный процесс. Она бывает ветровая и водная. Сегодня в мире 31% суши подвержен водной эрозии, 34% - ветровой. Выделяют промышленную эрозию, связанную с разрушением сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров. Также бывает военная эрозия, когда почва разрушается при образовании воронок или при рытье траншей. В основе пастбищной эрозии лежит перевыпас скота. Ирригационная эрозия происходит при прокладке каналов, а также как результате нарушения норм полива.
|
|
|
Интенсивность эрозии зависит от скорости ветра, от особенностей рельефа местности, от растительного покрова и других факторов. В основе эрозии – природные факторы и процессы, однако антропогенные факторы усиливают эрозию при уничтожении растительности, нарушении агротехнологий, прямом разрушении почвенного покрова.
Поверхностные слои почвы легко загрязняются. Загрязнители могут попадать непосредственно на почву, но чаще они поступают в почву через воздух или воду. Высокие концентрации химических соединений пагубно влияют на почвенную биоту, при этом страдает способность почвы к самоочищению от вредных микроорганизмов.
Почва представляет собой сложную экосистему. Она находится в постоянном взаимодействии с другими элементами биосферы, испытывает влияние климата, погоды, флоры и фауны, антропогенных нагрузок. Почва имеет большое эпидемиологическое значение, так как в ней длительное время сохраняют жизнеспособность многие возбудители инфекционных заболеваний, яйца и личинки гельминтов. Возбудители болезней попадают в почву со сточными водами и ливневыми стоками, а также с продуктами жизнедеятельности и распада организмов. В чистой почве они, как правило, быстро погибают. Например, возбудители тифа в чистой почве погибают в течение 3 суток. Однако в почве, загрязненной органическими и химическими веществами патогенные микроорганизмы могут сохранять жизнеспособность несколько месяцев (от 3 до 10 месяцев) или даже до 1,5 лет (например, возбудители тифа), яйца аскарид – до 1 года, спорообразующие микроорганизмы (бациллы, клостридии) – десятки лет. В таких почвах нарушаются процессы самоочищения.
|
|
|
Самоочищение почвы – сложный многоступенчатый процесс. Начинается самоочищение с того, что поступающие в почву органические вещества, содержащие бактерии, вирусы и яйца гельминтов, частично задерживаются. Проходя через поры почвы, в результате чего их количество уменьшается. Благодаря механическим, физико-химическим, биохимическим и биологическим процессам, протекающим в почве, осуществляется преобразование органических веществ, происходит их нитрификация и минерализация. Особенно важна роль почвы в нейтрализации поступающих в нее микроорганизмов. Здесь важная роль принадлежит естественной почвенной микрофлоре, представленной в основном сапрофитами. Антагонизм почвенной микрофлоры, а также бактерицидное влияние коротковолновой части солнечного света и электрохимических процессов патогенные микроорганизмы в почве уничтожаются. Скорость их уничтожения зависит от индивидуальной устойчивости и способности образовывать споровые формы. Очень важно в процессах самоочищения явление гумификации почвы. В результате сложного взаимодействия химических и биохимических процессов образуется гумус, в состав которого входят гумины, углеводы, жиры, органические кислоты и целый ряд углеродистых соединений. Отличительное свойство гумуса в том, что он не способен загнивать, а значит и не может стать средой размножения патогенных микроорганизмов. В подавлении роста и развитии нежелательной микрофлоры, в ее последующем отмирании особое значение имеет действие бактериофагов и антибиотиков. В результате почва становиться эпидемиологически безопасной, стабилизируется состав почвенного воздуха. Массивное загрязнение почвы влечет за собой резкое снижение самоочищающей способности за счет изменения микробного баланса и биоценоза почвы, иногда даже гибели почвенной микрофлоры под влиянием химических загрязнений. В такой почве нарушаются естественные биологические и биохимические процессы, резко снижается плодородие.
|
|
|
Основными загрязнителями почвы сегодня являются пестициды. Ежегодное их применение в сельском хозяйстве РФ в конце XX века составляло примерно 150 тысяч тонн, в последние годы эта цифра несколько снизилась, но все же составляет около 100 тысяч тонн. Значительно загрязнены почвы Московской и Курганской областей, средний уровень загрязнения характерен для почв Центрально-черноземного района, Приморского края, Северного Кавказа и других регионов России.
Почвы вокруг больших городов, крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС, на расстоянии несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и др. Содержание свинца, марганца и других химических веществ вокруг городов и предприятий многократно превышает ПДК. Загрязнение почвы нефтью в местах добычи, переработки, транспортировки превышают фоновое в десятки раз. Например, в западном и восточном направлении от Владимира в радиусе 10 километров содержание нефти в почве превышает фоновое в 33 раза. Не лучше обстановка в Сибири и на Дальнем Востоке. Так почвы вокруг Красноярска, Братска, Новокузнецка загрязнены фтором, содержание которого превышает региональный фон в 4-10 раз. Сильное загрязнение почвы тяжелыми металлами и соединениями серы, которое образуется при сжигании угля, значительно меняет состав микроэлементов почвы и ведет к образованию техногенных пустынь.
Земельный фонд Томской области занимает площадь около 31,4 миллионов гектаров, из них сельхозугодий – 9,77 миллиона гектаров, в том числе около 0,6 миллионов гектаров пашни. Высока загрязненность почв нефтепродуктами, в северных районах области выявлено 170 гектаров таких земель, на которых концентрации нефтяных углеводородов превышают фоновые в 150-250 раз. Вблизи областного центра содержание хрома, стронция, ванадия в пахотном слое значительно выше ПДК. В Томске почвы сильно загрязнены растворимыми кислотой формами свинца – до 4 ПДК. По данным природоохранных органов в зоне агропромышленного комплекса Томска имеются почвы, загрязненные тяжелыми металлами и радионуклидами, что является следствием техногенного воздействия промышленных предприятий областного центра и Сибирского химического комбината. В радиусе 30-100 км от Томска содержание выпадений техногенного происхождения в почвах в 2-3 раза и более превышают фоновые значения по марганцу, барию, хрому, ванадию, меди, свинцу, цинку, кобальту, никелю. Наиболее загрязнена цезием-137 и другими техногенными радионуклидами северная часть Томского района, включая пойму реки Томи.
Накопление в почве легко растворимых солей приводит к такому явлению, как засоление. В почвах наиболее широко распространены хлористый натрий (NaCl), сернокислый натрий (Na2SO4) и гидрат сернокислого натрия – глауберова соль (Na2SO4*10Н2О), а также гидраты сернокислого магния – эпсомит (MgSO4*7Н2О) и гексагидрит (MgSO4*6Н2О), гидрокарбонат натрия - питьевая сода (NaHCO3) и кристаллогидрат карбоната натрия – сода (Na2CO3*10Н2О). Также могут присутствовать другие соли, обычно в виде гидратов. Соли могут находиться в почве в разном составе и на разной глубине. На поверхности почвы соли накапливаются в солончаках, а в нижней части почвенного горизонта – в солонцах. Засоление почв приводит к снижению урожайности зерновых культур уже при содержании солей 2,5 – 4 мг/л, а овощей и фруктов даже при более низком содержании (0,6-1,3 мг/л). Это происходит потому, что повышение осмотического давления в почвенных растворах препятствует усвоению влаги растениями. В условиях засоленности растения, даже при высокой влажности почвы, страдают от засухи.
Растения плохо усваивают такие микроэлементы, как магний и калий, если в почвенном растворе содержаться высокие концентрации катионов кальция, а повышенное содержание натрия в растворе затрудняет усвоение кальция и магния. Содовое засоление почвы ухудшает ее водопроницаемость. Такая почва с трудом поддается рассолению даже путем промывания.
Проникновение в листья растений содержащихся в почве ионов хлора и натрия вызывает некротическое повреждение листьев, если содержание хлора в расчете на сухую массу превышает 0,5%, а содержание натрия превышает 0,2%. При этом листья приобретают бронзовую окраску, нарушаются процессы транспирации. Наличие в почве заметных количеств натрия ухудшает физическую структуру почвы, в результате нарушается ее водный и воздушный режим.
Засоление может происходить путем атмосферного переноса солей с территорий, где есть соленые озера, особенно при понижении их уровня и обнажении донных отложений солей. Например, над обнажившимся дном Аральского моря почти постоянно висит соленый туман, который разносится ветром на сотни километров. Засоление почв происходит и в том случае, если по каким-то причинам поднимается уровень грунтовых вод до отметки 3,0-1.5 метра и выше. Поднимаясь по почвенным капиллярам, вода испаряется, а содержащиеся в ней соли накапливаются в почве. Это явление называется вторичным засолением. Часто его причиной становится неумеренное или неправильное орошение, особенно в условиях засушливого и жаркого климата, либо неправильное осушение территории, перевыпас скота на лугах, неправильное регулирование паводков и др.
Феномен вторичного засоления давно известен в странах с орошаемым земледелием (Ближний и Средний Восток, Австралия, Аргентина, США, Мексика). Особенно широко это распространено на равнинах, плохо дренированных территориях. Плохой дренаж резко ускоряет процессы накопления солей в верхнем слое почвы. В результате обширные массивы орошаемых земель становятся полностью непригодными для сельского хозяйства, и их приходится забрасывать. Примером вторичного засоления является территория Алейской оросительной системы в Алтайском крае. Система была построена в 1939 году, за 40 лет эксплуатации грунтовые воды поднялись до критической отметки и 80% орошаемых земель подверглись засолению.
Еще одна проблема связана с подкислением почвы. Оптимальный диапазон кислотности почв: рН от 5 до 7. Если рН больше 7, почвы щелочные, 5-6 – слабокислые, 4-5 – кислые, 3-4 – сильнокислые. Кислые почвы имеют низкое плодородие, а сильнокислые – бесплодны. Для щелочных почв характерно ухудшение физической структуры. Подкисление почвы может быть связано с внесением минеральных удобрений без известкования почв; выщелачиванием кальция, калия, магния, которые замещаются ионами водорода и алюминия; выпадением кислотных осадков и др. Известковые почвы Средней и Восточной Европы отличаются высокой буферностью, а подзолистые почвы Северной Европы имеют кислую реакцию и легко подвергаются выщелачиванию. Почвы томской области, главным образом дерново-подзолистые и торфяники, не обладают устойчивостью к антропогенным нагрузкам, в связи с чем увеличивается доля кислых почв, которые сегодня составляют в среднем по области до 33%, а в отдельных районах (Александровский, Колпашевский, Верхнекетский) – 90%.
В подкисленных почвах подавляется деятельность почвенной биоты и замедляется разложение органики. Азотфиксирующие бактерии гибнут при рН<5. Ухудшаются физические качества почвы, почва теряет пористость, уплотняется, становится похожей на глину. К корням растений не поступает воздух.
Процессы подксиления почти необратимы. На больших территориях известкование сложно. На закисленных почвах формируются новые экосистемы, которые стремятся поддерживать физико-химические параметры закисленной почвы.
Дата добавления: 2016-01-06; просмотров: 19; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!