Загрязнение литосферы: основные источники, последствия и пути решения проблемы

Часть биосферы

Литосфера представляет собой каменистую наружную оболочку Земли, состоящую из коры и твёрдого покрова верхней мантии. Она простирается в среднем на 100 км вглубь планеты и разбита на отдельные блоки, которые называются тектоническими плитами. Эта неотъемлемая часть биосферы играет две важные роли в круговороте веществ:

• является единственным источником большинства минеральных метаболитов для всех наземных и водных организмов;
• образует объёмную составляющую почвы, которая своим возникновением обязана растениям и животным.

Почва формируется благодаря разрушению горных пород под действием воды и атмосферных явлений.

Впоследствии свой вклад вносят живые организмы, распад которых образует органические фракции под общим понятием гумус. Последний, смешиваясь с осадочными породами, формирует почву. Конечный результат зависит от множества факторов, включающих деятельность человека.

Ресурсная функция литосферы

Ресурсная функция литосферы определяет значение минерального, органического и органоминерального сырья литосферы, составляющего основу для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и антропогенеза. По мнению В. Т. Трофимова и др. (1997), она включает следующие аспекты: ресурсы, необходимые для жизни и деятельности биоты; ресурсы, необходимые для жизни и деятельности человеческого общества; ресурсы как геологическое пространство, необходимое для расселения и существования биоты, в том числе человеческого общества. Первые два аспекта связаны с минерально-сырьевыми ресурсами, а последний — с экологической емкостью геологического пространства, в пределах которого происходит жизнедеятельность организмов.

Минерально-сырьевые ресурсы относятся к категории исчерпаемых, и все они, за исключением подземных вод, являются невозобновляемыми. На протяжении всей своей истории человеческое общество в разных объемах использовало минеральные ресурсы, причем объем добываемого сырья непрерывно возрастал. Одновременно увеличивалось число извлекаемых химических элементов и соединений: если в XVIII в. — 18 химических элементов и соединений, в XIX в. — 35, в 1917 г. — 64, в 1975 г. — 87, то в 90-е годы XX в. — 106 элементов Периодической системы Д. И. Менделеева. В настоящее время ежегодно из недр добывается около 100 млрд. т. минерального сырья. Возникает угроза истощения месторождений полезных ископаемых. По прогнозам некоторых специалистов, запасы многих видов минерального сырья иссякнут к середине XXI в., а свинца и цинка хватит только на первые десятилетия третьего тысячелетия.

В литосфере заключены горные породы, которые содержат в себе биофильные элементы, т.е. химические элементы, растворимые в водной среде и в то же время жизненно необходимые организмам. Они еще называются биогенными элементами. Литосфера, кроме того, является вместилищем подземных вод, а также содержит вещества, употребляемые в пищу определенными животными — литофагами.

Жизнедеятельность биоты обеспечивают существующие в природе, в том числе и происходящие в литосфере, биогеохимические циклы. Согласно Г. А. Богдановскому (1994), это более или менее замкнутые пути циркуляции химических элементов, входящих в состав клеточной протоплазмы, из внешней среды в организм и уходящих вновь во внешнюю среду. Выделяют два типа биогеохимических цикла: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и океане; осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

Развитие человеческого общества невозможно без использования минеральных ресурсов. Благодаря им человечество обеспечивает свои потребности в энергии, удобрениях, жилье, транспорте, связи. Сегодня к этой категории добавились средства получения, передачи, обработки и анализа информации. Ежегодно из недр извлекается порядка 17—18 млрд. т. горной массы.

К числу полезных ископаемых относятся и подземные воды. Они используются в качестве хозяйственно-питьевого водоснабжения (10,34 км3/год), для технического водоснабжения (2,66 км3/год), орошения земель и обводнения пастбищ (0,51 км3/год), в лечебных целях, в качестве геотермальных источников, для добычи ряда ценных компонентов (йод, бром, бор, литий, стронций, поваренная и калийная соль).

Большую роль литосфера играет в качестве геологического пространства, необходимого для расселения и существования биоты, в том числе и человека. С одной стороны, приповерхностные участки литосферы являются местом обитания биоты (обитатели пещер, норные и землеройные животные, микроорганизмы), а с другой, ее подземные пространства используются на урбанизированных территориях: для строительства подземных коммуникаций, транспортных магистралей, расположенных на подземном уровне объектов, а также как вместилища для захоронения высокотоксичных и радиоактивных отходов. Однако продолжающееся строительство подземных инженерных объектов нередко приводит к обострению экологических проблем. Объекты геологической среды, используемые для этих целей, весьма ограничены и в большинстве регионов довольно быстро становятся источниками острых экологических кризисных ситуаций.

Долгое время существовало представление о том, что территории континентов неисчерпаемы для расселения и жизнеобеспечения биоты, в том числе человека. Однако в эпоху техногенеза земная поверхность и геологическая среда стали важным природным и экологическим ресурсом. Сегодня человечеством освоено около 55% поверхности суши, причем существует тенденция нарастания этого процесса. В настоящее время человечество сталкивается с тем, что дальнейшее размещение урбанизированных территорий сопряжено как с преодолением природных трудностей, так и с большими материальными затратами.

Как отмечают в своей монографии В. Т. Трофимов с соавторами (1997), специфика земельного ресурса заключается в том, что его изучением и оценкой занимаются науки не только геологического, но и географического и почвоведческого направлений. Геологи рассматривают ресурсную сторону с позиций рационального использования геологического пространства, географы — с позиций рационального использования ландшафта, а почвоведы — с позиций рационального использования почв для сельского хозяйства. Все вместе они должны оценивать рациональность и возможность использования той или иной территории с позиций экологии.

Геодинамическая функция литосферы

Согласно В. Т. Трофимову с соавторами (1997), под геодинамической функцией литосферы понимается способность последней к проявлению и развитию природных и антропогенных геологических процессов и явлений, в той или иной мере влияющих на условия жизнеобитания и жизнедеятельности биоты и особенно человеческого общества. Надо особо подчеркнуть, что данная функция осуществляется с момента возникновения биоты, а ее становление и развитие неразрывно связаны с эволюцией Земли и биосферы. Как известно, вся история Земли полна кризисных ситуаций и катастрофических явлений глобального и регионального масштабов. Наряду с катастрофическими ситуациями в истории Земли существовали эпохи относительного спокойствия, когда развитие органического мира протекало плавно в соответствии с установившимися природными (физико-географическими) условиями. На современном этапе для геоэкологического направления важно оценить геологическую роль и значимость антропогенных процессов, выявить их направленность и определить возможность перерастания в глобальные катастрофические геологические процессы.

Характерной чертой геодинамической функции литосферы является ее возможность проявляться в форме как негативного, так и позитивного отношения к развитию и пространственному распространению биоты. Это отношение может быть прямым и опосредованным, т. е. может проявляться через ресурсную или геофизико-геохимическую функции.

В рамках этой функции должны рассматриваться геодинамические процессы и явления, непосредственно влияющие на условия существования биоты. Исходя из степени воздействия на биоту, в том числе и на человека, все геодинамические процессы можно разделить на две группы. Одни процессы в силу своей масштабности и скорости проявления не способны оказывать прямого негативного влияния на живые организмы, а другие действуют на биоту в форме катастрофических явлений и стихийных бедствий и, таким образом, являются опасными природными процессами. К первым относятся, например, перемещения литосферных плит, тектонические медленные вертикальные и горизонтальные движения, такие геологические процессы, как выветривание, денудация, транспортировка осадочного материала и осадконакопление. К катастрофическим геологическим явлениям относятся те из них, которые из-за кратковременности своего проявления быстро разрушают привычную природную структуру и систему обитания биоты, нарушают условия жизни человека и приводят к жертвам.

По данным ЮНЕСКО, в настоящее время около 0,5 млрд. человек проживают в районах с высокой повторяемостью катастрофических землетрясений. Около четверти населения земного шара проживает в районах, подверженных риску стихийных природных явлений.

Все известные катастрофические и неблагоприятные природные и антропогенные явления, связанные с литосферной оболочкой, можно разделить на две крупные группы. К первой группе относятся процессы и явления, не несущие непосредственной угрозы для существования биоты, но влияющие на условия проживания человека, изменяя их. Однако в силу высокой приспособляемости органического мира нередко их воздействия на биоту оказываются минимальными. Для человека эти природные явления меняют только условия комфортности жизни. К их числу относятся ветровая эрозия и дефляция, водная эрозия, перенос вещества и аккумуляция, суффозия, заболачивание, формирование термокарста, новообразование и деградация многолетней мерзлоты, формирование карста. Негативность воздействия катастрофических природных явлений весьма высока. К особо опасным природным явлениям относятся землетрясения, извержения вулканов взрывного характера, оползни, обвалы и камнепады, провалы и т.д.

Геофизико-геохимическая функция литосферы

Эта функция определяется как свойство геофизических и геохимических полей (неоднородностей) природного и антропогенного происхождения, способное влиять на состояние биоты и здоровье человека.

Вся земная поверхность состоит из мозаично распределенных неких усредненных значений разнообразных химических элементов и физических параметров среды. Участки с высоким содержанием химических элементов, сильно отличающимся от геохимического фона, называются участками с геохимической аномалией. Выделяются естественные геофизические поля — магнитное, гравитационное, геотермическое и искусственно возбужденные электрические поля постоянных токов и геофизические аномалии. Геохимические и геофизические аномалии в оболочках Земли нередко называют геопатогенными зонами, хотя трактовка данного термина до сих пор неоднозначна.

Ряд ученых рассматривает геопатогенные зоны как области аномального проявления свойств атмосферы, гидросферы, литосферы и глубинных недр планеты, негативным образом отражающихся на состоянии органического мира, в том числе и человека. В связи с этим геопатогенезом называют совокупность геолого-геофизических условий, сопутствующих развитию патогенных отклонений в живых организмах.

Существование аномалий, или геопатогенных зон, связано с тем, что в литосфере имеются вертикальные и горизонтальные неоднородности и существуют проницаемые зоны, через которые вносятся заметные искажения в состав энергетических полей и в распределение химических элементов в областях тектонических нарушений.

Защита литосферы

Защита литосферы предусматривает проведение комплекса мероприятий:

· сохранение ландшафтов при строительстве, добыче полезных ископаемых, мелиорации;

· сохранение фонда почв (защита от физического нарушения и химического загрязнения);

· снижение воздействия на литосферу отходов производства и потребления.

Сохранить фонд почв возможно только при его правильной эксплуатации. При строительстве плодородный слой почвы должен сниматься и рационально использоваться. Затраты на снятие и хранение входят в себестоимость продукции при разработке месторождений полезных ископаемых, либо в стоимость строящихся объектов. Своевременно должна проводиться рекультивация карьеров, поскольку обнажившиеся грунтовые поверхности подвержены интенсивной эрозии. Используемые земли должны быть приведены к первоначальному виду путём технической и биологической рекультивации.

Особое внимание следует уделить высокой культуре земледелия, проведению работ по восстановлению разрушенных почв, широкому внедрению биотехнологий (некоторые примеры использования биотехнологий были приведены в лекции 8 части I настоящего пособия). Борьба с эрозией и опустыниванием должна включать:

· правильные севообороты;

· закрепление и освоение песков. Для этого используют приёмы механической защиты, такие как: установка щитов и заборов, битумизация песка. Разбрызгивание эмульсии битума прочно цементирует поверхностный слой земли на 0,8–1,0 см. Такая корка противостоит ветрам около 2 лет;

· введение почвозащитных полевых и лугопастбищных севооборотов;

· гидротехнические сооружения;

· посадку лесонасаждений. Природа использует разные способы, чтобы расширить площадь лесов: орехи, переплывающие с одного острова на другой, семена, разносимые ветром, привлекающие животных ароматные плоды. Создание лесозащитных полос позволит в 5 раз повысить урожайность полей по сравнению с незащищёнными.

Защита почв от химических веществ прежде всего предполагает применение ограниченного количества быстроразлагающихся пестицидов или их замену естественными (экологически чистыми) способами борьбы с насекомыми.

Остаётся добавить, что уменьшение загрязнения почв поллютантами за счёт атмосферных выпадений и фильтрации загрязнённых сточных вод станет возможно благодаря внедрению эффективных методов очистки газообразных выбросов и сточных вод.

Снижение воздействия на литосферу отходов производства прежде всего должно включать построение безотходного производства и вторичное использование сырья. Отходы – это не пригодные для производства данного вида продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твёрдые, жидкие и газообразные) и энергия, не подвергающиеся утилизации в рассматриваемом производстве. Безотходую технологию можно рассматривать как технологию, дающую технически достигнутый минимальный объём отходов, т.е. малоотходную. Достижение полной безотходности практически нереально, поэтому отходы одного производства должны использоваться как сырьё для другого.

Те отходы, которые не могут быть использованы в настоящее время, подлежат захоронению на полигонах и свалках или сжиганию. Широко распространено складирование твёрдых промышленных отходов на морском дне часто вблизи берегов и на мелководье. Распространение получают глубоководные сбросы твёрдых отходов. Согласно Конвенции 1972 года по предотвращению загрязнения морей сбросами с судов и самолётов, заключённой в Осло, сбросы контейнеров с твёрдыми отходами должны производиться над глубинами не менее 2 тыс. м, на расстоянии от берега не менее 150 морских миль и 20 миль от ближайшего подводного кабеля. Захоронение как метод, пока широко используемый в нашей стране, может рассматриваться только как временная мера утилизации отходов, поскольку большая часть из них разлагается чрезвычайно медленно и из оборота изымаются тысячи тонн ценного вторичного сырья.

Вопрос утилизации твёрдых бытовых отходов (ТБО) – вопрос особый. Изменение в нашем образе жизни, рост потребления при быстром росте производства, выпуск товаров одноразового пользования или товаров, не рассчитанных на долгую службу, приводят к увеличению общей массы бытовых отходов. Собирать мусор на свалки недопустимо, потому что для них требуется всё больше места, отходы могут поставлять ядовитые вещества в почвы и подземные воды. Отходы должны быть утилизированы. В табл. 11 приведён примерный состав ТБО.

Таблица 11

Примерный состав твёрдых бытовых отходов

Составная часть отходов	Доля, % от объёма
Бумага, картон
Пищевые отходы
Стекло	6,0
Дерево	3,0
Текстиль	3,5
Чёрные металлы	4,0
Кости	2,5
Пластмассы	2,0
Кожа, резина	1,5
Прочее	13,5

Стеклянные бутылки могут быть использованы в обороте до 30 раз, алюминий и сталь можно рециркулировать. Технологии вторичного использования сырья дают экономию электроэнергии, снижение выбросов вредных веществ в атмосферу и экономию воды. В табл. 12 оценены экологические преимущества рециркуляции.

Таблица 12

Экономия электроэнергии и снижение загрязнения окружающей среды

при рециркуляции, %

Экологические преимущества	Алюминий	Сталь	Бумага	Стекло
Снижение потребления энергии	90–97	47–74	23–74	4–32
Снижение загрязнения атмосферы
Снижение загрязнения вод	—
Снижение потребления воды	—

Для качественной утилизации твёрдых бытовых отходов их необходимо сортировать. Другого более экологически целесообразного метода борьбы с ТБО пока не найдено. Сортировкой могут заниматься централизованные пункты, но лучше если это будут делать сами потребители. Поэтому решение проблемы ТБО будет зависеть, прежде всего, от экологического воспитания населения.

Как происходит загрязнение

Наибольшему загрязнению подвергается верхний слой литосферы – почва. От количества плодородной почвы зависит жизнь растений, животных и человека. Основными источниками загрязнения литосферы являются:

• бытовой мусор;
• сельское хозяйство;
• промышленные отходы.

Установлено, что на одного человека в год, в среднем приходится около тонны разнообразного мусора. Часть его – это неразлагаемый мусор. Населенные пункты вывозят мусор на свалки. Как его оттуда утилизировать – до сих пор нерешенная задача. Сжигание мусора приводит к выделению большого количества токсичных веществ. Закапывание мусора – это загрязнение почвы и подземных вод.

Рис. 1. Свалки – источник загрязнения литосферы

Наиболее токсичными являются отходы различных отраслей промышленности:

• металлургическая – соли тяжелых металлов;
• машиностроительная – цианиды;
• производство пластмассы – фенол и бензол;
• производство резины – полимерные сгустки, пыль.

Остро стоит проблема утилизации старых шин и других резиновых деталей. Эти вещи практически не разлагаются, но легко загораются с образованием удушливого дыма.

Огромным загрязнителем почвы является нефть и ее производные. Нефть нерастворима в воде и при попадании на землю обволакивает почву, делая ее липкой. На этих участках погибают все растения.

Сельское хозяйство загрязняет литосферу путем внесения в почву минеральных удобрений и ядохимикатов. Ежегодно в мире выпускается около миллиона тонн пестицидов. Все они попадают в почву. Это приводит не только к ее загрязнению, но и к ухудшению качества выращиваемых культур. Из минеральных удобрений наиболее опасными являются нитратные и фосфатные.

Наиболее опасный источник загрязнения – это захоронение радиоактивных отходов. На атомных станциях около 98% ядерного топлива выбрасывается в виде отходов. Их закапывают глубоко в землю в стальных контейнерах.

Рис. 2. Захоронение радиоактивных отходов – наиболее опасный вид загрязнения

Основные экологические проблемы

Загрязнение земель — это осаждение твёрдых или жидких отходов на суше или в недрах, что вызывает ухудшение состояния почв и грунтовых вод. В итоге подобное воздействие на природу несёт угрозу здоровью населения и становится причиной других проблем. К источникам загрязнения литосферы можно отнести:

1. Твёрдые бытовые отходы, включающие стекло, текстиль, металлы и пластик.
2. Строительство и снос, приводящие к образованию опасных отходов. Сюда можно отнести бетонный щебень, асфальт и другие инертные материалы, применяющиеся в разных видах работ.
3. Мусор с промышленных объектов, наиболее опасные отходы которого представляют собой вредные вещества. К таким предприятиям относятся нефтеперерабатывающие заводы, бумажные фабрики, механические мастерские, химчистки и т. д.

Городские и промышленные свалки

К сожалению, проблема свалок бытовых и промышленных отходов решена только в наиболее развитых странах. Во всём остальном мире они собираются на обширных площадях, становясь источниками заболеваний, неприятного запаха, рассадниками крыс и насекомых.

Огромное значение имеет проницаемость лежащих под свалками почв. Чем она больше, тем сильнее связанные с загрязнением риски. Например, гравийные и песчаные формации являются пористыми, позволяя водным потокам беспрепятственно уносить растворённые вредные вещества в грунтовые воды. Глинистые почвы остаются слабо проницаемыми, и частицы отходов попадают в поверхностные водоёмы.

Основные характеристики опасных отходов включают токсичность, воспламеняемость, реактивность и коррозионные свойства. Кроме того, сюда относятся радиоактивные и патогенные соединения. Их не всегда можно утилизировать, поэтому применяют захоронение под землёй. Хотя в этих случаях используют благоприятные геологические условия и необходимые степени защиты, всегда остаётся вероятность разгерметизации и попадания в грунтовые воды.

Деградация почв

Основные причины загрязнения литосферы включают деградацию почв. Во всех географических регионах земного шара этой теме уделяется повышенное внимание природоохранных организаций. Проблема является следствием:

• интенсификации сельского хозяйства;
• дефектных методов орошения;
• вырубки лесов;
• чрезмерного использования удобрений, пестицидов и гербицидов.

Результатом неразумного землепользования становится опустынивание. Эта проблема особенно обострилась в связи с ростом населения и увеличением количества поголовья скота в странах третьего мира. Например, в Индии в состоянии высокой степени деградации находится около 300 млн га земли, а 1,2 млрд га (10% территории страны) считаются умеренно деградирующими. Опустынивание здесь объясняется уничтожением лесов и неконтролируемым выпасом скота.

Эти явления характерны для засушливых широт. Дополнительным негативным фактором остаётся ветровая эрозия. В результате на месте некогда благодатных регионов появляются полупустыни и пустыни. Процесс может быть замедлен орошением из скважин и колодцев, что даёт временную ремиссию, но снижает уровень грунтовых вод и способствует засолению верхнего слоя почвы.

Дальнейшие последствия включают расширение территории поражения и полное уничтожение плодородного гумуса. С последствиями такой катастрофы могут справиться только многолетние мелиоративные работы, которые требуют огромных финансовых вложений. Но в большинстве случаев нарушения становятся необратимыми.

Не менее серьёзную опасность представляет эрозия, при которой полезный слой почвы смывается потоками воды или выветривается. Эта проблема ещё в 1992 году стала темой Международной конференции в Рио-де-Жанейро, где обсуждались меры для сохранения почвенных ресурсов, а в настоящее время координируется комиссией ООН по устойчивому развитию. Типы эрозии представлены в таблице.

Водная	Ветровая
Размыв и унос плодородного слоя	Выветривание плодородного слоя пыльными бурями
Образование оврагов	Запыление атмосферы
Занос культурных земель мелкозёмом	Заносы шоссейных и железных дорог
Снижение плодородия	Нарушения в движении воздушного транспорта
Потеря пахотных угодий	Повреждение посевов
Снижение урожайности	Нарушение водного режима рек
Воздействие на слизистые оболочки и дыхательную систему человека

Сточные воды

В последние десятилетия остро встала проблема сточных вод, поскольку значительно увеличилось применение в быту синтетических моющих средств и антибиотиков. В загрязнение грунтов немалую лепту вносят используемые для очистки стоков септики. Наиболее сильно прилегающие земли страдают от воздействия отходов промышленности и сельского хозяйства.

Основными опасными компонентами воды, попадающей в водоёмы после полива полей, стали пестициды. Они представляют собой синтезированные химические вещества, используемые для борьбы с вредителями, и классифицируются как инсектициды, моллюскоциды и т. д. Для уничтожения сорняков применяются гербициды, а от грибковых инфекций — фунгициды.

Все эти вещества также могут группироваться на основании их действия в качестве фумигантов, контактных и системных ядов, репеллентов и регуляторов роста. Они достигают почвы путём разбрызгивания, после чего вымываются осадками. Пестициды, используемые для обработки сельскохозяйственных культур, могут достигать атмосферы и просачиваться в водоёмы.

Многие из них даже при кратко произведённом воздействии сохраняют свойства на протяжении длительного времени. Однако использование синтетических пестицидов и удобрений является необходимым условием существования современного сельского хозяйства.

Лесные насаждения

Леса выполняют важную функцию формирования и удержания почв. Их насаждения предотвращают оползни, наводнения, вымывания грунта, а также являются климатообразующим фактором. Для многих регионов планеты они играют важную роль в жизнеобеспечении, экологическом балансе и стабильности.

Вырубка лесов стала всемирным явлением, спровоцированным постоянно растущим спросом на древесину, сырьё для химической, текстильной и бумажной индустрии. Немалую роль играет увеличение пространств под нужды промышленного и сельскохозяйственного производства.

Лесные участки, расположенные в непосредственной близости от населённых пунктов, из-за вырубки и выпаса скота деградируют быстрее, чем расположенные в труднодоступных районах.

На протяжении многих веков этот ресурс почему-то рассматривался в качестве доступного топлива и неограниченного заработка. В результате некоторые страны вынуждены восстанавливать насаждения.

Добыча полезных ископаемых

Процесс добычи полезных ископаемых может привести к образованию больших полостей под поверхностью земли. Это приводит к обрушениям с повреждением плодородного слоя. Ещё более масштабные проблемы создаёт карьерная разработка, в результате которой огромные пространства лишаются грунта. В лучшем случае они искусственно озеленяются, но, как правило, хаотично зарастают сами.

Главные неприятности в этой сфере человеческой деятельности приносит добыча урана, золота, соли, нефти, угля. Страдает не только почва, но и вся природа в целом, поэтому для таких территорий важно применять комплексные мероприятия по охране окружающей среды.

Загрязнение и охрана окружающей среды

За­гряз­не­ние окру­жа­ю­щей среды – неже­ла­тель­ное из­ме­не­ние ее свойств в ре­зуль­та­те ан­тро­по­ген­но­го по­ступ­ле­ния раз­лич­ных ве­ществ и со­еди­не­ний. Оно при­во­дит к вред­но­му воз­дей­ствию на обо­лоч­ки Земли и на са­мо­го че­ло­ве­ка. С каж­дым годом ко­ли­че­ство ве­ществ и со­еди­не­ний ан­тро­по­ген­но­го про­ис­хож­де­ния, по­сту­па­ю­щих в окру­жа­ю­щую среду, уве­ли­чи­ва­ет­ся.

Виды за­гряз­не­ний:

1. Ко­ли­че­ствен­ные (уве­ли­че­ние в окру­жа­ю­щей среде тех ве­ществ и со­еди­не­ний, ко­то­рые уже встре­ча­ют­ся в есте­ствен­ном со­сто­я­нии).

2. Ка­че­ствен­ные (уве­ли­че­ние в окру­жа­ю­щей среде ве­ществ и со­еди­не­ний, со­здан­ных че­ло­ве­ком).

За­гряз­не­ние ли­то­сфе­ры – неже­ла­тель­ное из­ме­не­ние верх­ней части зем­ной коры в ре­зуль­та­те по­ступ­ле­ния раз­лич­ных ве­ществ и со­еди­не­ний ан­тро­по­ген­но­го ха­рак­те­ра.

За­гряз­не­ние ли­то­сфе­ры ха­рак­те­ри­зу­ет­ся в первую оче­редь за­гряз­не­ни­ем твер­ды­ми бы­то­вы­ми от­хо­да­ми (ТБО).

Твер­дые бы­то­вые от­хо­ды – со­во­куп­ность твер­дых от­хо­дов и от­бро­сов, об­ра­зу­ю­щих­ся в бы­то­вых усло­ви­ях.

Обыч­но они со­сто­ят из бу­ма­ги, кар­то­на, пласт­масс, ме­тал­лов, тек­сти­ля, пи­ще­вых ком­по­нен­тов. Таким об­ра­зом об­ра­зу­ют­ся свал­ки, хво­сто­хра­ни­ли­ща.

Хво­сто­хра­ни­ли­ще— ком­плекс, пред­на­зна­чен­ный для хра­не­ния или за­хо­ро­не­ния ра­дио­ак­тив­ных, ток­сич­ных и дру­гих от­валь­ных от­хо­дов обо­га­ще­ния по­лез­ных ис­ко­па­е­мых, име­ну­е­мых хво­ста­ми.

Рис. 1. Свал­ка

Виды твер­дых от­хо­дов:

1. Бы­то­вые

2. Про­мыш­лен­ные

3. Сель­ско­хо­зяй­ствен­ные

4. Шлам

К стра­нам-ре­корд­сме­нам по объ­е­мам бы­то­во­го му­со­ра на 1 че­ло­ве­ка от­но­сят­ся: США, Ав­стра­лия, Ка­на­да, Фин­лян­дия, Ис­лан­дия.

В США еже­год­но про­из­во­дит­ся около 230 млн тонн ТБО (в сред­нем 760 кг на че­ло­ве­ка), около 30% пе­ре­ра­ба­ты­ва­ет­ся, а также про­из­во­дит­ся ком­пост, 15% сжи­га­ет­ся, 55% за­хо­ра­ни­ва­ет­ся.

В Рос­сии еже­год­но про­из­во­дит­ся около 3,8 млрд тонн всех видов от­хо­дов. Ко­ли­че­ство ТБО со­став­ля­ет 63 млн тонн/год (в сред­нем – 445 кг на че­ло­ве­ка. В сред­нем, пе­ре­ра­ба­ты­ва­ет­ся 10% – 15% му­со­ра.

Твер­дые бы­то­вые от­хо­ды под­вер­га­ют­ся пе­ре­ра­бот­ке толь­ко на 3% – 4%, про­мыш­лен­ные – на 35%. В ос­нов­ном, мусор сво­зит­ся на свал­ки – их в Рос­сии около 11 тысяч.

В них за­хо­ро­не­но около 82 млрд тонн от­хо­дов.

Кроме того, су­ще­ствен­ную опас­ность пред­став­ля­ет за­гряз­не­ние от­хо­да­ми про­мыш­лен­но­го про­из­вод­ства.

Всё вы­ше­пе­ре­чис­лен­ное ведет к гло­баль­ным из­ме­не­ни­ям в ли­то­сфе­ре: ра­ди­а­ци­он­ные за­гряз­не­ния, эро­зия почв, за­со­ле­ние, опу­сты­ни­ва­ние, ток­си­ка­ция полей пе­сти­ци­да­ми, гер­би­ци­да­ми, нит­ра­та­ми.

Загрязнение гидросферы

За­гряз­не­ние гид­ро­сфе­ры – нега­тив­ное из­ме­не­ние со­сто­я­ния вод­ных объ­ек­тов.

Глав­ные ис­точ­ни­ки за­гряз­не­ния гид­ро­сфе­ры:

1. Про­мыш­лен­ность.

2. Транс­порт.

3. Сель­ское хо­зяй­ство.

4. Ком­му­наль­ное хо­зяй­ство.

5. Непро­из­вод­ствен­ная сфера.

В наи­боль­шей сте­пе­ни воды за­гряз­ня­ют про­мыш­лен­ные про­из­вод­ства, в первую оче­редь цел­лю­лоз­но-бу­маж­ные ком­би­на­ты, ме­тал­лур­ги­че­ские ком­би­на­ты, хи­ми­че­ские пред­при­я­тия, сель­ское и ком­му­наль­ное хо­зяй­ство.

Виды за­гряз­не­ния гид­ро­сфе­ры:

1. Фи­зи­че­ское (за­гряз­не­ние твер­ды­ми от­хо­да­ми).

2. Хи­ми­че­ское (за­гряз­не­ние хи­ми­че­ски­ми ве­ще­ства­ми).

3. Био­ло­ги­че­ское (за­гряз­не­ние ве­ще­ства­ми био­ло­ги­че­ско­го про­ис­хож­де­ния).

К наи­бо­лее за­гряз­нен­ным рекам и озе­рам мира от­но­сят: Рейн, Дунай, Мис­си­си­пи, Сун­га­ри, Бал­хаш, Ла­дож­ское.

К наи­бо­лее за­гряз­нен­ным ча­стям Ми­ро­во­го оке­а­на от­но­сят: Пер­сид­ский залив, Мек­си­кан­ский залив, Се­вер­ное море, Юж­но-Ки­тай­ское море.

Загрязнение атмосферы

Если ан­тро­по­ген­ные ис­точ­ни­ки за­гряз­не­ния ат­мо­сфе­ры на­но­сят ей вред, то ко­ли­че­ство ве­ществ, ко­то­рое че­ло­ве­че­ство вы­бра­сы­ва­ет в ат­мо­сфе­ру, за­ча­стую пре­вы­ша­ет спо­соб­но­сти обо­лоч­ки к са­мо­очи­ще­нию.

Последствия загрязнения литосферы

Загрязнение почвы – одна из ключевых проблем современного человечества. Это может привести к ряду негативных последствий:

• Потеря плодородных земель в огромных количествах. Во всём мире постепенно снижается количество грунтов, пригодных для выращивания продовольствия. Это может негативно сказаться на способности человечества обеспечивать себя пищей из-за общего упадка сферы сельского хозяйства.
• Токсическое отравление людей, растений и микроорганизмов. Тяжёлые металлы, радиоактивные отходы и многие другие виды химических веществ могут стать причиной гибели целых экологических систем.
• Исчезновение многих видов представителей флоры и фауны. Из-за изменения свойств почвы гибнут различные виды растений, животных и других организмов. Такие последствия являются необратимыми для человечества.
• Появление новых заболеваний. В продукты питания, воду и воздух попадают различные вредные вещества, способные спровоцировать опасные для человека заболевания. Изменение биохимических процессов в окружающей среде приводит к появлению разных видов новых заболеваний. Это чревато даже возникновением массовых эпидемий.
• Сокращение среднего срока жизни человека. Технологический прогресс позволил значительно продлить средний срок человеческой жизни. Однако он может стать и причиной обратного эффекта из-за ухудшения качества продуктов питания, и негативного влияния на организм окружающей среды вследствие изменения биохимических процессов в ней.

Меры по решению экологической проблемы

Основная задача — сокращение объемов мусора и отходов промышленности. Важный этап — применение рациональных способов уничтожения загрязнителей.

Утилизация старых мусорных свалок

Наиболее острой проблемой является утилизация старых мусорных полигонов. Чаще всего используется метод захоронения (могильники). Мусор разравнивается и закапывается в землю или присыпается слоем грунта. Основные проблемы, возникающие при устройстве могильников:

• загрязнение грунтовых вод и вымывание полезных веществ;
• просадка грунта;
• образование метана.

Современный перспективный способ закрытия старых мусорных полигонов — рекультивация. Состоит из двух этапов:

1. Технологический (выравнивание поверхности полигона и формирование его тела, сбор и обезвреживание газа и фильтрата, покрытие полигона защитным экраном).
2. Биологический (подготовка почвы и посев растений).

Правильная переработка отходов и бытового мусора

Правительства развитых стран борьбу с бытовыми отходами рассматривают в контексте охраны окружающей среды с применением экологических технологий. Это методы утилизации мусора с получением экономической выгоды, включающие переработку вторичного сырья и превращения органических отходов в компост.

К современным способам переработки бытовых отходов и мусора относятся:

1. Метод предварительной сортировки ТБО. Отходы на заводах разделяют на фракции (металл, стекло, бумага, пластмассы, кости) с помощью автоматизированных конвейеров или вручную, после чего раздельно перерабатывают.
2. Земляная санитарная засыпка. Состоит в получении биогаза из твердых бытовых отходов с последующим его использованием в качестве топлива. Мусор засыпается слоем грунта, с размещением в его толще вентиляционных труб и емкостей для сбора биогаза.
3. Метод сжигания твердых бытовых отходов. Наиболее распространенная технология, применяемая мусоросжигательными заводами большинства стран, — сжигание в слоевой топке на колосниковых решетках.
4. Пиролиз. Самое перспективное направление. Суть способа состоит в химическом необратимом изменении бытовых отходов под действием низкой или высокой температур без доступа кислорода. С помощью низкотемпературного пиролиза перерабатываются (термически разлагаются) отходы, которые не поддаются утилизации (покрышки, отработанные масла, пластмассы, отстойные вещества). Подземное складирование отходов после такого пиролиза не причиняет вреда окружающей среде, так как биологически активных веществ в них не остается. При высокотемпературном пиролизе выполняется газификация мусора с целью получения пара, горячей воды и электроэнергии.
5. Биотермическое компостирование. Биомасса при доступе кислорода в специальной установке превращается в компост, использующийся в сельском хозяйстве или в качестве биотоплива в энергетической отрасли.
6. Переработка горючих отходов. Процесс происходит в закрытом реакторе с выходом продукта — горючего газа. Используют отходы в виде пластика, коры, листьев, опилок, бумаги, картона, горючих твердых продуктов переработки автомобилей, тканей, резины, пеноматериалов. Получаемый газ применяется для сопутствующих производств, на продажу, а также производства электро- и тепловой энергий.
7. Переработка органических гниющих отходов. Используют органическую фракцию ТБО, полученную в процессе сортировки мусора, отходы очистных сооружений и ферм. Процесс заключается в анаэробной переработке в реакторах отходов с получением компоста и метана, применяемых для садоводческих и сельскохозяйственных работ.
8. Переработка старых автомобилей. Применяют линии демонтажа, предполагающие вторичное использование некоторых деталей.
9. Утилизация медицинских отходов. Технология предусматривает переработку лабораторных отходов, шприцев, подгузников, медикаментов, пузырьков, игл, физиологических веществ, металлических зондов, медицинских контейнеров, ланцетов, стекла. Это закрытый процесс, включающий измельчение и стерилизацию отходов до их превращения в гранулы или сухую пыль.

Повторное использование ресурсов

Рециклизация (повторное применение отходов) заключается во вторичной переработке разных видов мусора. Например:

• изготовление бумажной продукции из макулатуры;
• переработка стекла на изготовление новой тары, а также использование при производстве асфальта и бетона вместо песка или гравия;
• изготовление из переплавленной пластмассы синтетической древесины;
• компостирование;
• получение энергии.

Высаживание зеленых насаждений

Метод применяется с целью биологической рекультивации умеренно загрязненных почв. Отдельные виды растений индивидуально влияют на химический состав земли и поглощают загрязнения. Например, дуб обыкновенный и мелколистная липа содержат много минеральных веществ, хорошо действующих при загрязнении почв. Белую акацию высаживают при слабом загрязнении. Железо из зараженной литосферы поглощается тополем, каштаном, липой. Медь — акацией, кленом; свинец — кленом и тополем. Зеленые насаждения спасают от эрозии почв.

Рекультивация почв

Способ заключается в восстановлении участков литосферы, структура которых подвержена загрязнению вследствие складирования бытового мусора, добычи полезных ископаемых, влияния промышленных предприятий, нерационального ведения сельского хозяйства. Основные меры рекультивации:

• подготовка земель для восстановления сельскохозяйственных угодий (создание сенокосов, садов, пашни);
• подготовка территорий для высаживания лесов;
• формирование участков под зоны спорта и отдыха (турбазы, парки, скверы);
• проведение санитарно-гигиенических действий на участках, не пригодных к дальнейшему использованию.

Итог

И без того небольшая по площади часть земной поверхности, отведенная под сушу, регулярно подвергается вредному воздействию со стороны человека. Запуская практически необратимые процессы разрушения почвы, люди нечасто задумываются о том, что, лишившись этого ресурса, у человечества не останется шансов на выживание. Ведь если почва перестанет быть достаточно плодородной или, в результате антропогенного воздействия, растения, выращенные на ней, станут непригодными для питания, человечество станет постепенно вымирать.

Хорошая новость в том, что период потребительского отношения к природе подходит к концу, все больше людей задумываются о состоянии экологии и, что самое важное, все больше людей действительно готовы что-то делать ради разрешения этих проблем. Хорошо, когда на государственном уровне закреплены положения по защите нашей планеты, но этого слишком мало, если сами люди не достигли достаточного уровня сознательности в этом плане. Поэтому, в первую очередь, каждый из нас должен начать с себя. У человечества все еще есть шанс восстановить то, что оно разрушило.

Как вам статья?