Поверхность литосферы подвергается сильному антропогенному воздействию:
эрозии, засолению, разработкам полезных ископаемых, загрязнению отходами производства и потребления, механическому нарушению поверхности и др.
Основные источники загрязнения почвы – верхнего слоя литосферы, следующие:
1.Жилищно-коммунальное хозяйство (бытовой мусор, пищевые отходы, строительный и другой мусор),
2.Промышленные отходы: цветные и тяжёлые металлы, цианиды, соединения мышьяка, бериллия, бензола и фенола (при производстве пластмасс и искусственных волокон) , фенолы,метанол, скипидар (при целлюлозно-бумажном производстве) ,
3.Теплоэнергетика: шлаки при сжигании каменного угля, сажа, окислы серы (в почве) ,
4. Сельхозудобрения и ядохимикаты,
5. Транспорт – на почву и растительность интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, которые вовлекаются в круговороты веществ,
6. Разработка полезных ископаемых – нарушаются естественные экосистемы, механически нарушается поверхность земли, возникают возгорания угольных отвалов и отходов, гибнут десятки тысяч гектаров плодородных земель.
Вещества – загрязнители почвы подразделяются на следующие группы:
- металлы и их соединения,
- удобрения в сельском хозяйстве,
- пестициды в сельском хозяйстве.
Металлы и их соединения.
В процессе производственной деятельности человек разрабатывает и рассеивает сконцентрированной в земной коре запасы железа, меди, свинца, ртути и других металлов, которые переходят в результате распыления в дисперсное состояние.
Ежегодно добывается более 4 тыс. куб.км. металлосодержащих горных пород и ежегодный прирост составляет 3%.
Другие источники попадания металлов в почву: износ готовых металлоконструкций, коррозия которых приводит к рассеянию в почве 10% металла. По прогнозам специалистов, эти процессы уже в середине ХХ1 века приведут к росту содержания некоторых металлов в почве 10-100 раз и более.
По минимальным оценкам ежегодно на поверхность планеты выбрасывается 122 тыс.тонн цинка, 89 тыс.тонн свинца, 12 тыс.т.никеля, 1.5 тыс.тонн молибдена, 765 тонн кобальта, 30,5 тонн ртути.
В противоположность атмосфере и гидросфере, в литосфере процессов самоочищения практически не происходит, токсиканты постепенно накапливаются в почве, изменяют её химический состав, нарушают взаимоотношения литосферы и биосферы. По трофическим цепочкам они попадают в организмы растений и животных, а также человека, вызывают различные серьёзные, даже генетические заболевания.
Сельхозудобрения и ядохимикаты.
Ежегодно на поля планеты нашей планеты поступает более 500 млн. тонн различных удобрений. Соли калия, фосфаты, нитраты, нитриты и другие соединения, применяемые в качестве удобрений почвы, не только снижают вкусовые качества сельхозпродуктов, но и делают их вредными для человеческого организма.
Пестициды (ядохимикаты), применяемые в сельском хозяйстве. Это средства защиты полезных растений от сорняков, болезней и различных вредителей, хотя и защищают дополнительную сохранность примерно одной третьей части всего урожая, но они высокотоксичны и негативно воздействуют на всю экосистему в целом.
Ежегодно на сельхозугодья планеты вносится более 3 млн. тонн различных пестицидов. Арсенал ядохимикатов включает более 100 тысяч препаратов на основе 900 различных химических соединений, используемых в борьбе с такими вредителями, как клещи и другие насекомые, некоторые водоросли и деревья, сорные травы, бактерии , грибки, вызывающие грибковые заболевания и т. п .
Основой ядохимикатов чаще всего служат хлорорганические и фосфорорганические соединения, а также неорганические соединения ртути, свинца, мышьяка и цементная пыль.
Воздействуя на экосистему, пестициды накапливаются в почве и водоёмах, попадают в пищевые цепи и концентрируются в высших звеньях трофической цепи, включая человека.
В последнее время пестициды всё чаще заменяются биологическими методами борьбы с вредителями в сельском хозяйстве, которые в 10-20 раз дешевле химических. При использовании биологических методов в экосистему вводятся соответствующие хищники и паразиты, угнетающие популяцию вида-вредителя.
Иногда биологические и химические методы борьбы с вредителями используются совместно, комбинированно.
Поведение и разложение загрязнителей в почве.
Концентрация, рассеяние и разложение химических элементов в почве зависит от химических и физических свойств почв (механического состава, кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий и др.) часть элементов переходит в труднорастворимые, недоступные для растений формы, другие накапливаются и используются организмами, третьи – легкорастворимы и вымываются почвенными водами.
Проблемы загрязнения литосферы — виды, источники, решения
Основой всей биосферы – пространства нашей планеты, в пределах которого возможна жизнь – является литосфера. Литосфера представляет собой твердую земную оболочку, состоящую из так называемой земной коры и верхнего слоя мантии. Большую часть планеты занимает мировой океан, и лишь 29,2% поверхности отведено суше, часть которой еще занята ледниками, пустынями и зонами, вовсе не пригодными для жизни. По остатку процент территории, которую человек может заселить и использовать, ничтожно мал. И с каждым годом земли, пригодной для жизни, становится все меньше.
Общая площадь земельных ресурсов планеты составляет около 130 миллионов километров квадратных, то есть, приблизительно 86% от всей площади суши. Из-за неправильной и чрезмерной эксплуатации каждый год часть плодородной земли становится непригодна для выращивания на ней чего-либо. Например, только за последнее столетие было потеряно 20 миллионов квадратных километров земли, ранее использовавшейся в сельском хозяйстве.
Почва
Верхний слой литосферы называется почвой, и она является одним из основополагающих элементов биосферы. Почва представляет собой важнейший ресурс и основной источник пищевых продуктов для людей и животных. Она образовывается благодаря многочисленным биологическим, химическим и физическим процессам и поддерживает равновесие в окружающей среде.
Разрушение почвенного слоя называется эрозией. Она происходит под влиянием естественных процессов в природе или из-за человеческой деятельности. При этом природная эрозия протекает медленно и естественным образом формирует поверхность Земли, а вот антропогенное влияние на почву в большинстве случаев сугубо негативно.
Почва образуется очень медленно, где-то на 0,5-2 сантиметра в сто лет. Соответственно, для того, чтобы получить действительно мощный слой плодородных пахотных земель, должно пройти несколько тысячелетий. Так же и со способностью почвы к самоочищению. При слишком интенсивном физико-химическом загрязнении микроорганизмы, ответственные за этот процесс, просто перестают справляться, из-за чего пораженный участок земли становится потерянным навсегда.
Источники загрязнения
Все основные источники загрязнения литосферы можно разделить на следующие группы:
- Коммунальные предприятия и жилые дома — Строительный и бытовой мусор, пищевые отходы, пришедшая в негодность бытовая техника и одежда – все это вывозится на свалки, которые для крупных городов стали не менее крупной проблемой. Каждый год на каждого жителя планеты в среднем образуется тонна отходов, часть которых приходится на трудноразлагаемые резину и пластик.
- Промышленность — Промышленность производит большое количество твердых и жидких отходов, многие из которых являются токсичными, опасными для человека и природы. В отходах металлургии присутствует большое количество солей тяжелых металлов, соединения мышьяка и цианиды образуются в результате процессов машиностроения, а при производстве пластика и других полимерных материалов в окружающей среде оказываются такие ядовитые вещества, как фенол, стирол и бензол.
- Транспорт — Двигатели внутреннего сгорания – «сердце» любого автомобиля – выбрасывают в воздух свинец, сажу и множество разных углеводородов, которые потом оседают на поверхности земли и растений, а оксиды азота, серы и углерода в результате реакции с парами воды проливаются на землю кислотными дождями.
- Сельское хозяйство — Огромные количества минеральных удобрений и пестициды всех видов и способов действия, несмотря на их необходимость в современном сельском хозяйстве, оказывают очень негативное влияние на окружающую среду.
- Радиоактивные отходы — Радиоактивные вещества и ядерные материалы, дальнейшее использование которых невозможно. Бывают твердыми и жидкими, от чего зависит способ их хранения.
Твердые бытовые отходы
Пожалуй, одна из самых массовых и объемных проблем загрязнения Земли – это проблема твердых бытовых отходов. Человечество производит невероятное количество мусора, который скапливается настоящими горами. При этом подобный мусор не просто лежит сам по себе, с течением времени токсические вещества из отходов начинают просачиваться в почву и грунтовые воды, отравляя землю на многие километры вокруг свалок.
Самый распространенный способ избавления от твердых бытовых отходов – это сжигание, но в то же время этот способ, пожалуй, самый худший. Во время горения выделяется едкий отравляющий дым, частицы которого потом оседают на землю и отравляют ее. И в результате это не только не помогает экологии, но только делает хуже.
Лучшим методом борьбы с этой проблемой, на данный момент, является раздельный сбор мусора и вторичная переработка отходов. Для каждого типа отходов существует свой цикл перепроизводства, который позволяет не только очищать планету от загромоздивших ее свалок, но и значительно экономить далеко не безграничные ресурсы нашей земли.
Тяжелые металлы
Тяжелыми металлами, в зависимости от определения, называют металлы с плотностью больше, чем у железа, либо с атомной массой выше 50. Некоторые из них в виде микроэлементов являются необходимыми для многих биологических процессов в живых организмах (к примеру, марганец, цинк, молибден, не говоря уже о железе, которое тоже по некоторым определениям входит в категорию тяжелых металлов).
В больших количествах тяжелые металлы являются токсичными, а так как они имеют свойство накапливаться в различных системах, будь то почва, растения или человеческий организм, то даже небольшие, но регулярные дозы могут привести к плачевным последствиям. Отравление человека ртутью и свинцом приводит к поражению нервной системы, кадмием – к анемии и разрушению костей, а переизбыток меди и цинка в растениях вызывает замедление роста и, как результат, снижение урожайности.
Большое количество тяжелых металлов поступает в окружающую среду вместе с дымом и сточными водами промышленных предприятий, а основным источником свинца в атмосфере является транспорт. Соответственно, главный способ борьбы с загрязнением окружающей среды тяжелыми металлами это установка наиболее современных систем очистки и фильтров для улавливания частиц.
Минеральные удобрения и пестициды
Внесение больших количеств минеральных удобрений, а так же использование различных пестицидов, являются неотъемлемыми частями сельского хозяйства, без которых не получилось бы добиться такого уровня урожайности, какой есть сейчас. Но, конечно же, столь интенсивные земледелие и скотоводство не проходят без последствий для экосистемы. Выращивание растений без «отдыха» для земли истощает ее и приводит к эрозии и опустыниванию, слишком большое количество минеральных удобрений приводит к закислению почвы и увеличению ее плотности.
Использование пестицидов также плохо сказывается на состоянии почвы. Попадая в землю, пестициды могут накапливаться и включаться в различные процессы, протекающие в почве и растениях. Таким образом, они могут попасть в организм человека вместе с пищей, что, в свою очередь, чревато серьезными отравлениями.
По целям применения ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве, можно разделить на несколько групп:
- Инсектициды – это химикаты, которые используют для борьбы с различными вредителями, угрожающими здоровью растений. К этой категории пестицидов относятся хлорофос, карбофос, тиофос и другие,
- Гербициды, например, амины и триазины, помогают бороться с сорняками,
- Фунгициды (бензимидазолы, морфолины, дитиокарбаматы и т.д.) применяются для борьбы с различного вида «грибками»,
- Химикаты, регулирующие рост растений, а также дефолианты, которые провоцируют преждевременное старение листьев растений.
Традиционные способы ведения сельского хозяйства без использования пестицидов и комплексных удобрений не могут обеспечить необходимый уровень урожайности. Поэтому отказ от этих достижений науки не представляется возможным. В связи с этим в настоящее время активно ведется работа по созданию нового поколения пестицидов, которые сохранят эффективность своих предшественников и будут значительно менее опасны для почвы и человека.
Так называемые экологически безопасные пестициды при попадании в почву распадаются на безвредные компоненты, например, на углекислый газ, воду и другие соединения, которые не наносят вреда. Главным недостатком этих химикатов является дороговизна их разработки, в связи с чем не каждая страна может позволить себе их использование. В настоящее время лидерами можно назвать Японию, США и некоторые европейские государства. Несмотря на это, затраты на разработку этих пестицидов полностью окупаются за счет увеличения урожайности, уменьшения негативного влияния на почву и роста средней продолжительности жизни населения.
Что касается минеральных удобрений, то их можно заменить органическими, например, навозом, торфом и перегноем. Сложность заключается в том, что их требуется значительно больше, чем минеральных. Однако они оказывает благоприятное влияние на образование гумуса – плодородного слоя почвы, а их эффект более долгосрочен.
Также одним из способов решения проблемы низкой урожайности может стать повсеместное использование технологий генной модификации. Несмотря на большое количество мифов, касающихся ГМО, ни одно из проведенных исследований не подтвердило слухов об их вредном влиянии на организм человека. Зато эффективность использования генно-модифицированных растений в сельском хозяйстве была неоднократно подтверждена на практике.
Радиация
Радиоактивными отходами называются такие материалы, дальнейшее использование которых невозможно, но при этом в них остаются радиоактивные изотопы химических элементов. Стоит отметить, что отработанное топливо из ядерных реакторов нельзя в полном смысле этого слова назвать отходом, так как предусмотрены пути его дальнейшей переработки, в результате которой можно получить новое ядерное топливо и важные изотопные источники.
Об опасности радиоактивного излучения известно всем, поэтому утилизации этой категории отходов уделяется особенное внимание. Основные стадии обращения с радиоактивными отходами прекрасно продемонстрированы на рис.1.
При этом видно, что даже после вторичного использования, остается большое количество материалов, которые нужно куда-то девать. На данный момент, процесс захоронения ядерных отходов является единственным возможным вариантом.
Ядерные отходы подразделяют на твердые и жидкие. В зависимости от степени их активности и того, в каком агрегатном состоянии они находятся, меняются необходимые меры по их захоронению. Основными местами захоронения являются бывшие шахты и специально выстроенные хранилища, в которых радиоактивные изотопы могут со временем прийти к стабильному, не опасному состоянию и быть переработаны как обыкновенный мусор.
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 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 собирают 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. Она 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
Возможные последствия
Литосфера очень медленно самоочищается. Процесс этот гораздо медленнее, чем её загрязнение. Поэтому последствия загрязнения литосферы развиваются очень быстро и вскоре могут стать необратимыми. Постепенно сокращается объем плодородных почв, а это означает, что сельское хозяйство придет в упадок. Загрязнение лесов и морей приведет к вымиранию животных и рыб.
Что можно сделать
Каковы пути решения экологической проблемы? Прежде всего нужно сократить количество выделяемого мусора и промышленных отходов. Вторым путем решения является рациональное уничтожение загрязнителей.
- На сегодняшний день бытовой мусор предлагается уничтожать путем сжигания над расплавленным металлом. Считается, что так выделение токсичных веществ происходит в меньшей степени. Решением проблемы утилизации резиновых шин является вторичная их переработка.
- Ведется разработка низкотоксичных пестицидов и минеральных удобрений.
- Радиоактивные отходы не закапывают, а хранят в специальных контейнерах в виде азотнокислой жидкости. По истечению срока эксплуатации контейнера радиоактивную жидкость помещают в новый.
- Все отходы, которые возможно, подвергают вторичной переработке.
- Рассматривается вопрос о переводе всех заводов на безотходное производство.
Каждый человек может помочь снизить загрязнение литосферы. Для этого достаточно помещать мусор в специально отведенные контейнеры.
Рис. 3. Специальные контейнеры для разных видов мусора
Что мы узнали?
В данной статье мы кратко рассмотрели основные пути загрязнения литосферы. Все они связаны с хозяйственной деятельностью человека – это сельское хозяйство и промышленное производство. Так как литосфера практически не способна к самоочищению, такие темпы загрязнения приведут к необратимым последствиям.
Основные источники загрязнения литосферы
Показатель состояния литосферы зависит от хозяйственной деятельности человека. Его воздействие способом потребления ресурсов литосферы меняет «лик» Земли и может вызвать необратимые процессы. К основным источникам загрязнения относятся:
- бытовые и промышленные отходы,
- сельское хозяйство,
- добыча полезных ресурсов,
- транспорт.
Коммунально-бытовые предприятия и жилые дома
Эта категория источников загрязнений включает:
- бытовой и строительный мусор,
- пищевые отходы,
- предметы домашнего обихода, пришедшие в негодность,
- отходы производственных и коммерческих предприятий,
- уличный садовый мусор.
Согласно исследованиям, в состав твердых бытовых отходов (ТБО) города входят:
- бумага — 41%,
- пищевые отходы — 21%,
- стекло — 12%,
- железо — 10%,
- древесина и пластмассы — по 5%,
- кожа и резина — 3%.
Ежедневно по всему земному шару тонны мусора вывозятся на свалки и полигоны, где складируются, вызывая загрязнение литосферы.
Сельское хозяйство
В результате нерациональной организации сельского хозяйства в непригодность пришло 2 млрд гектаров земель (площадь, в 2 раза превышающая территорию Европы). К загрязнению почвы приводят:
- чрезмерное внесение минеральных удобрений,
- использование ядохимикатов и пестицидов,
- отходы сельского хозяйства.
При работе механизмов для обработки почвы она загрязняется топливом, маслами.
Транспорт
Загрязнение литосферы транспортными средствами происходит вследствие выбросов (во время работы двигателей внутреннего сгорания) вредных веществ:
- сажи,
- свинца,
- углеводородов,
- оксидов азота, серы и углерода.
В результате истирания резиновых шин выделяются бифенилы, бензапирен, хром, свинец. Элементы оседают на земную поверхность и попадают в почву.
Промышленность
В процессе деятельности разных отраслей промышленности происходит заражение литосферы токсичными веществами:
- солями тяжелых металлов (металлургия),
- соединениями бериллия, мышьяка, цианидами (машиностроение),
- отходами резиновых и резинотекстильных деталей, сажей, пылью (производство резины),
- стиролом, бензолом, фенолами (выпуск пластмасс),
- сгустками полимеров, отходами катализаторов (производство синтетических каучуков).
Опасность представляют радиоактивные захоронения отходов атомной промышленности и вещества, выделяемые в процессе переработки нефти.
Добыча полезных ископаемых и разработка карьеров
Отдельного внимания требует горнодобывающая отрасль промышленности. Добыча полезных ископаемых сопровождается образованием отходов, содержащих элементы, загрязняющие литосферу. Это:
- угольная, рудная, породная пыль,
- двуокись азота,
- окись углерода,
- сернистые газы,
- сероуглерод.
Горные разработки приводят к засорению почвы шлаками, золой, шламом, отвалами пустых пород. Добыча полезных ископаемых в карьерах производится в основном открытым способом и сопровождается пыле- и газообразованием.
Основные последствия
Процесс самоочищения литосферы происходит намного медленнее загрязнения. В результате этого развитие последствий загрязнения происходит быстро и может привести к их необратимости.
В сельском хозяйстве загрязнение литосферы приводит к таким последствиям:
- снижению продуктивности земель и почвенного плодородия,
- эрозии почвы,
- засолению,
- заболачиванию.
Загрязнения промышленными предприятиями приводят к содержанию в почвах, расположенных в диапазоне нескольких десятков километров:
- тяжелых металлов,
- соединений серы, свинца,
- токсичных элементов.
Добыча полезных ископаемых приводит к изменению природных ландшафтов, образованию карьеров, хвостохранилищ, отвалов, терриконов. Следствием подземной добычи являются образование воронок, провалов, разрывов, трещин в земной коре. Поверхность земли оседает, возникают неожиданные прорывы подземных вод, представляющие опасность. Открытый способ добычи полезных ископаемых в карьерах сопровождается развитием селей, обвалов, оползней, развитием эрозии.
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:
- Технологический (выравнивание поверхности полигона и формирование его тела, сбор и обезвреживание газа и фильтрата, покрытие полигона защитным экраном).
- 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:
- 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.
- 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.
- Метод сжигания твердых бытовых отходов. Наиболее распространенная технология, применяемая мусоросжигательными заводами большинства стран, — сжигание в слоевой топке на колосниковых решетках.
- 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.
- Биотермическое компостирование. Биомасса при доступе кислорода в специальной установке превращается в компост, использующийся в сельском хозяйстве или в качестве биотоплива в энергетической отрасли.
- 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.
- 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.
- Переработка старых автомобилей. Применяют линии демонтажа, предполагающие вторичное использование некоторых деталей.
- 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.
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.
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:
- Твёрдые бытовые отходы, включающие стекло, текстиль, металлы и пластик.
- Строительство и снос, приводящие к образованию опасных отходов. Сюда можно отнести бетонный щебень, асфальт и другие инертные материалы, применяющиеся в разных видах работ.
- 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.
Меры рационального природопользования
Чем сильнее человечество воздействует на природу, тем больше оно должно думать о её сохранении. Например, современные технологии позволяют без вреда для окружающей среды перерабатывать любые бытовые отходы. Многие государства выделяют финансирование для устранения последствий загрязнения литосферы. К мерам предупреждения, влияющим на экологию, относятся:
- Утилизация старых свалок и контроль над санитарными полигонами всё чаще становятся объектом внимания общественности, а современные технологии позволяют строить мусоросжигательные заводы в городской черте. Это значительно сокращает расходы на перевозку и повышает экологическую безопасность пригородов.
- Распашка сельскохозяйственных угодий на пологих склонах производится под прямым углом к направлению уклона. Это помогает сохранить мощность плодородного слоя во время дождей. Кроме того, растения играют очень важную роль в сохранении почвенного покрова, поскольку связывают его корнями, предотвращая вымывание.
- Растительный покров является наиболее эффективным методом от выветривания. Разделяющие поля лесополосы благоприятствуют сохранению почв и способствуют задержанию влаги после снеготаяния. Кроме того, высаженные вдоль шоссейных и железных дорог деревья предотвращают снежные наносы зимой.
- Разумное и дозированное применение синтетических удобрений, средств для борьбы с сорняками и вредителями.
- Проведение работы по восстановлению лесов на месте пожаров и вырубок.
- Рекультивация почв, пострадавших из-за радиоактивного заражения или добычи полезных ископаемых.
- Сокращение производства неразлагающихся материалов.
- Переработка и повторное использование ресурсов.
- Создание заповедников, заказников и биосферных парков.
Любая страна мира по-своему сталкивается с проблемами охраны окружающей среды и ищет пути решения. Загрязнение литосферы уже давно перестало быть локальной угрозой, а предостережения учёных разных стран о последствиях нерационального природопользования сбываются с угрожающей быстротой.