Воздействия человека на литосферу и почву, их последствия

В процессе человеческой деятельности оказывается многообразное воздействие на литосферу и почву: асфальтирование, добыча полезных ископаемых, сельскохозяйственная обработка, строительство путей сообщения, размещение производственных объектов и т.п.

Ежегодные объемы горной до­бычи составляют примерно 100 млрд. т. породной массы. Это приводит к усилению воздействия на литосферу. Если подобные темпы добычи сохранятся, то в ближайшей перспективе объем горного производства будет удваиваться каждые десять лет.

В связи с исчерпанием многих видов ресурсов, залегающих вблизи земной поверхности, добыча перемещается в более глубокие горизонты. Так, открытые железорудные карьеры имеют глубину в 150 м и более, а отдельные - до 500 м. Карьеры окружены отвалами пустой породы, вы­сота которых иногда достигает 100 м. Ежегодно к имеющимся отвалам добавляется свыше 2 млрд. м³. В странах, где подземная добыча осуществляется уже несколько веков, в частности в Чехии, ниж­ние горизонты шахт опустились на глубину до 1300 - 1500 м. В Южной Африке и Индии золотые рудники достигли глубины 4 км.

Интенсивное освоение полезных ископаемых приводит к преобразо­ванию природных условий: уровней подземных вод, режимов их движения, что вызывает проседания и сдвиги земной поверхности, образование трещин и провалов.

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 (10,4 % суши) или около 3 % всей поверхности земного шара, в расчете на душу населения это составляет около 0,5 га, сенокосы и пастбища занимают 37,4 млн. км² (25 % суши). Общая пахотная пригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км².

Почва весьма чувствительна к воздействию антропогенных факторов и чаще всего подвергается разрушению. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы.

Аридизация суши – комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокраще­ние биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального исполь­зования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодь­ях почвы превращаются в пустыни.

Неправильные методы землепользова­ния приводят кпочвенной эрозии(от латинского erosio – разъедание или erodere – разъедать), которая представляет собой разрушение, снос или смыв почвенного по­крова ветром или водой. При этом разрушается самый плодородный верхний слой почвы. Для создания этого слоя мощностью 18 см природа затратила не менее 1400-1700 лет, так как почвообразование идёт со скоростью примерно 0,5-2 см в 100 лет. Разрушение этого слоя эрозией может произойти за 20-30 лет. Урожай зерновых на эродированных почвах в 3-4 раза ниже обычного.

Почвенная эрозия бывает ветровая, водная, техническая, ирригационная.

Ветровая эрозияпроисходит чаще всего весной при скоростях ветра
15-20 м/с, когда растения еще не пошли в рост. Влага снижает пагуб­ное действие ветра. В засушливых районах результатом ветровой эрозии бывают пыльные бури. Они повторяются через 3-5, иногда 10 лет и сносят слой почвы мощностью до 25 см, уничтожая при этом посевы. Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наибо­лее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Водная эрозияпредставляет смыв почвы талой или ливневой водой. Она приводит к образованию оврагов в слабохолмистой местности. Большую опасность представляет эрозия почвы в горной местности, где она может вызывать сели. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной эрозии спо­собствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воз­действием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель засолено, потеряны мил­лионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв за­нимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площа­дью пахотных земель, которая неуклонно сокращается.

Почва как объект охраны и контроля имеет ряд специфических особенностей. Прежде всего, почва значительно менее подвижна, чем, например, атмосферный воздух или поверхностные воды, и в связи с этим практически не располагает таким мощным фактором естественного самоочищения, свойственного другим средам, как разбавление. Антропогенные загрязнения, попавшие в почву, накапливаются, а эффекты суммируются.

Интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на хи­мический состав почвы, вызывая ухудшение её качества. Силь­ное загрязнение почвы тяжёлыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и возник­новению техногенных пустынь.

Изменение содержания микроэлементов в почве немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и человека, при­водит к нарушению обмена веществ, вызывая различные эндеми­ческие заболевания местного характера. Например, недостаток йода в почве ведет к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах питания — к поражению суставов, их деформации, задержке роста.

Загрязнение почвы пестицидами, ионами тяжелых ме­таллов приводит к загрязнению сельскохозяйственных куль­тур и соответственно пищевых продуктов на их основе.

Так, если зерновые культуры выращивают с высоким естественным содержанием селена, то сера в аминокисло­тах (цистеин, метионин) замещается селеном. Образовав­шиеся "селеновые" аминокислоты могут привести к отрав­лению животных и человека. Недостаток молибдена в почве приводит к накоплению в растениях нитратов; в присутствии природных вторичных аминов начинается последова­тельность реакций, которые могут инициировать у тепло­кровных животных развитие раковых заболеваний.

В почве всегда присутствуют канцерогенные (химические, физические, биологические) вещества, вызывающие опухолевые заболевания у живых организмов, в т.ч. и раковые. Основны­ми источниками регионального загрязнения почвы канцероген­ными веществами являются выхлопы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, продукты нефтепереработки.

Антропогенное вмешательство может влиять на повы­шение концентрации природных веществ или вносить но­вые, посторонние для окружающей среды вещества, та­кие, как пестициды, ионы тяжелых металлов. Поэтому кон­центрация этих веществ (ксенобиотиков) должна опреде­ляться как в объектах окружающей среды (почве, воде, воздухе), так и в пищевых продуктах. Предельно допусти­мые нормы на присутствие остатков пестицидов в продук­тах питания различны в разных странах и зависят от ха­рактера экономики (импорта-экспорта продовольствия), а также от привычной структуры питания населения.

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы нефтепродуктами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.

Несбалансированное питание растений вызывает появление все новых вредителей, таких, как ржавчинные грибы, улитки, тля, и трудноискореняемые сорняки.

Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.

Пестициды как загрязняющий фактор.Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве, медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

Кислые атмосферные выпады на сушу.Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего – это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами.

Уплотнение почв. Наибольшую опасность представляет уплотнение почв. Оно является причиной эрозии почв, достигающей в настоящее время во многих земледельческих районах уже более 25 т/га в год, что означает, что плодородный пахотный слой будет снесен в течение жизни одного поколения. Уплотнение почв также препятствует проникновению в почву дождевой воды, так что даже отсутствие осадков в течение 10-20 дней заставляет растения испытывать острый дефицит влаги. Уплотнение почв приводит к использованию все более мощных и дорогостоящих тракторов в комплексе с более крупными сельскохозяйственными орудиями и механизмами, которые все вместе еще более ускоряют уплотнение почв.

Многие другие ошибки связаны с рекомендациями далекой от практики науки. К таким просчетам относятся специализация, малопольные севообороты, монокультуры, чрезмерное кормление концентратами при стойловом содержании скота.