Загрязнение литосферы

Эта статья входит в число готовых статей
Материал из «Знание.Вики»
Загрязнение пластиком

Загрязне́ние литосфе́ры — загрязнение земель и недр в результате внесения загрязняющих веществ в количествах, превышающих установленные государством гигиенические и экологические нормативы качества земель и недр.[1]

Литосфера, являясь основой нашей планеты, служит местом осуществления множества жизненно важных процессов, связанных с ростом и развитием растений, функционированием экосистем и поддержанием чистоты подземных вод. Листосфера служит основной территорией для антропогенной деятельности. В связи с этим литосфера подвергается множеству видов загрязнений, каждый из которых имеет свои особенности и последствия. Загрязнение литосферы — одна из самых острых экологических проблем современности[2].

Источники загрязнения литосферы

Источники загрязнения литосферы многообразны и включают в себя как природные, так и антропогенные факторы. Природные источники загрязнения включают в себя вулканическую активность, ветровую и водную эрозию, а также вымывание веществ из почвы. Антропогенные источники загрязнения связаны с деятельностью человека и могут быть разделены на[3]:

Сельское хозяйство

Загрязнение почв в результате работы техники на полях

Сельское хозяйство является важным сектором экономики, обеспечивающим население продуктами питания и сырьём для промышленности. Однако этот сектор также является одним из источников загрязнения литосферы. Нарушение принципов рационального природопользования в сельском хозяйстве наносит почвам огромный, непоправимый вред. Это, прежде всего, водная и ветровая эрозия, ухудшение почвенной структуры, механическое разрушение и уплотнение почвы, постоянное обеднение на гумус и питательные вещества, переувлажнение и засолённость земель[4].

Наиболее ощутимыми становятся негативные последствия химизации сельского хозяйства, в результате которых ухудшаются свойства почв и её состояние из-за накопления вредных химических веществ, вносимых для повышения урожайности. К таким химическим веществам, в первую очередь, относятся минеральные удобрения и различные ядохимикаты — пестициды. Вследствие внесения высоких доз минеральных удобрений почва загрязняется балластными веществами — хлоридами, сульфатами, а пестициды подавляют биологическую активность почв, уничтожают полезные микроорганизмы, червей, уменьшают естественное плодородие. Кроме этого, погибают насекомые — опылители, от чего тоже резко снижается урожайность, например, гречихи, бахчевых культур и других[5].

Животноводческие предприятия являются источником органических отходов, которые при неправильном хранении и утилизации могут привести к загрязнению поверхностных и грунтовых вод, а также к распространению инфекционных заболеваний. Литосфера также загрязняется отработанными веществами тракторов, комбайнов, автомобилей, горюче-смазочными материалами, которые попадают на почву при работе техники на сельскохозяйственных полях[3].

Промышленность и энергетика

Пиритный рудник как источник антропогенного загрязнения литосферы

Промышленность, особенно химическая и металлургическая отрасли, также являются мощными источниками загрязнения. Отходы производства, содержащие тяжёлые металлы, кислоты и другие токсичные вещества, могут проникать глубоко в недра, накапливаясь там и распространяясь в окружающую среду. Помимо этого, промышленные предприятия нередко выбрасывают в атмосферу большое количество загрязняющих веществ, которые впоследствии оседают на землю[6].

Добыча полезных ископаемых занимает одно из ведущих мест среди факторов, вызывающих загрязнение земных недр. Процессы, связанные с эксплуатацией месторождений, часто приводят к изменениям в ландшафте, загрязнению как поверхностных, так и подземных вод, а также к выбросу токсичных веществ в атмосферу. Нефтедобывающая и газодобывающие промышленности – одни из самых землеёмких и загрязняющих отраслей. Кроме того, разработка нефтяных и газовых месторождений сопровождается выбросами метана (СH4) и загрязнением территории нефте- и газопромыслов сероводородом (H2S), меркаптанами, аммиаком (NH3), сернистым ангидридом (SO2) и другими токсичными веществами и углеводородами, что отрицательно сказывается на качестве воздуха и почвы[6].

Подземная добыча полезных ископаемых

В ходе горных работ, создания карьеров и подъездных путей поверхность литосферы также претерпевает значительные изменения. По статистике, в России площадь нарушенных земель в результате таких действий в 2017 году составила 1 062,5 тыс. гектаров. В Западной Сибири, где активно ведутся поиски нефти и газа, формируется новый тип антропогенных нарушений. Здесь активно используются вездеходы, которые оставляют глубокие колеи, замедляя процесс восстановления тундровой и лесотундровой растительности. Это способствует ускоренной эрозии почвы, поскольку образовавшиеся колеи становятся бороздами для стока талых и дождевых вод, создавая антропогенную дренажную сеть[7].

Еще одной причиной нарушений литосферы являются геологоразведочные работы, которые включают в себя копание шурфов, бурение мелких скважин и использование взрывчатых веществ во время систематической разведки. В некоторых случаях вес зарядов может достигать 1000 кг, что вызывает повреждения литосферы на глубину до 100 метров. Нарушения литосферы, как правило, способствуют активации опасных природных явлений, таких как оползни, завалы и проседание грунта. Эти изменения могут создавать условия для возникновения снежных лавин, увеличивая поверхностный сток, а также изменяя процессы инфильтрации и движения флюидов в почве. Кроме того, нарушаются взаимосвязи между почвенными организмами, что негативно сказывается на биоценозах[8].

Транспортные средства и системы

Транспорт является одним из основных источников загрязнения природной среды. Негативное влияние транспортных средств и систем на литосферу можно разделить по направлениям:

  • Транспорт
    загрязнение почвы. На транспортных коридорах происходит утечка нефти, горюче-смазочных материалов, топлива и других опасных веществ. При сжигании одной тонны бензина в атмосферу выделяется от 500 до 800 кг вредных веществ. В частности, если двигатель работает на бензине с добавлением свинца, он загрязняет землю тяжёлыми металлами вдоль дороги на полосе шириной от 50 до 100 метров. В случае, если дорога идет в гору и двигатель работает с нагрузкой, загрязнённая территория может расширяться до 400 метров. Кроме того, свинец, попадая в почву, аккумулируется в растениях, которые становятся кормом для животных. В результате этот металл с молоком и мясом может проникать в организм человека, что нередко приводит к серьёзным заболеваниям[9];
  • эрозия почвы. Конструкция и эксплуатация транспортных путей может способствовать эрозии почвы. Строительство дорог требует выемки больших объёмов грунта, что приводит к изменению ландшафта и создаёт уязвимые участки для эрозии;
  • разрушение ландшафта. Строительство новых транспортных коридоров и дорог требует преодоления высоких гор, прокладки через реки и другие сложные природные преграды, что разрушает природные экосистемы, приводит к вмешательству в природные системы и возможной утрате уникального биологического разнообразия. С увеличением количества автомобилей уменьшаются площади, занятые растительностью, которая обеспечивает нас кислородом и очищает атмосферу от пыли и загрязняющих газов. Всё больше пространства отводится под автомобильные парковки, гаражи и дороги[3];
  • изменение гидрологического режима. Строительство дорожных покрытий и транспортных путей меняет речные русла и оказывает негативное влияние на работу дренажной системы. Это приводит к затоплениям, изменению поверхностного стока воды и условий для растительности и животных на прилегающих территориях;
  • выбросы парниковых газов. Транспорт является одним из источников выброса парниковых газов, таких как углекислый газ и оксиды азота. Эти выбросы способствуют изменению климата и глобальному потеплению, что оказывает влияние на литосферу;
  • накопление отходов производства и потребления. Транспортные средства оставляют после себя отработанные масла и горюче-смазочные материалы, шины, аккумуляторы, пластик и металлические отходы, образующие свалки, в которых со временем накапливаются вредные соединения и вещества[10].

Жилищно-коммунальное хозяйство

Мусор на побережье

Воздействие жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) на окружающую среду осуществляется как в процессе строительства жилых объектов, так и в ходе их эксплуатации. На этапе строительных работ влияние ЖКХ сопоставимо с воздействием многих промышленных объектов: это включает разрушение растительности из-за вырубки парковых зон и лесопосадок и работы строительных машин, изменение рельефа в результате земляных работ, уплотнение почвы, её эрозию, увеличение стока воды, шумовое загрязнение и многое другое. Кроме того, косвенное воздействие заключается в возрастании масштабов производства и добычи строительных материалов, таких как цемент, кирпич и бетонные заполнители[3].

На этапе функционирования жилой застройки основное воздействие оказывается предприятиями коммунального хозяйства, обслуживающих население. К этому сектору относятся санитарно-гигиенические службы (водоснабжение, канализация, бани и прачечные), городской транспорт, предприятия по удалению и утилизации твёрдых бытовых отходов, энергетические компании, а также объекты внешнего благоустройства, такие как дороги и мосты[11].

Жилищно-коммунальное хозяйство — главный источник твёрдых бытовых отходов (ТБО) разных классов опасности. Большая часть этих отходов оказывается на мусорных свалках или несанкционированные места захоронения, где они постепенно разлагаются, проникают в почву и грунтовые воды, загрязняя и отравляя литосферу[11].

Военные конфликты

Загрязнение литосферы в результате военных действий — это одна из наиболее актуальных и острых проблем современности, вызывающая серьёзные экологические и социальные последствия. Военные конфликты, зачастую сопровождающиеся использованием химического и биологического оружия, деградацией почвы и уничтожением растительности, приводят к долгосрочному ухудшению состояния земли[12].

Последствия военных действий

При взрывах и выстрелах выделяется большое количество энергии, которая может привести к разрушению земной коры и выбросу вредных веществ в атмосферу. Кроме того, артиллерийские обстрелы оставляют за собой не только краткосрочные разрушения, но и токсичные отходы, которые проникают в почву. Военные действия также могут стать причиной образования оползней и обвалов, которые разрушают земную кору, нарушая равновесие экосистем. В результате земли становятся непригодными для сельского хозяйства, что ведет к дефициту продовольствия и ухудшению условий жизни местного населения. Поражённые районы часто испытывают на себе влияние токсических и опасных веществ, таких как нефть, топливо, твердые отходы, тяжёлые металлы и различные химические соединения, а применение радиоактивных веществ приводит к долгосрочным негативным последствиям для окружающей среды[12].

Кроме того, загрязнение литосферы усугубляет последствия изменения климата, поскольку нарушается естественная экосистема и снижается биоразнообразие. Исследования показывают, что восстановление экосистем после военных действий требует десятилетий, а порой и веков. Таким образом, загрязнение литосферы в условиях конфликтов является угрозой не только для текущего состояния природы, но и для будущих поколений[13].

Следует особо выделить вероятность применения тектонического оружия в качестве инструмента массового уничтожения и инструмента дестабилизации литосферы. Угроза заключается как в непосредственном воздействии на верхние слои литосферы и нарушении её структуры, так и в возможных последствиях этого воздействия в виде техногенных катастроф[14].

Классификации загрязнений литосферы

Загрязнение литосферы происходит как в результате антропогенной деятельности, так и естественным путем. Под влиянием природных процессов, которые происходят в космосе и земной коре и сопровождаются стихийными бедствиями (падения метеоритов, землетрясения, ураганы, наводнения и другими), разрушаются природные ландшафты, хозяйственные постройки, уничтожаются сельскохозяйственные угодья и тому подобное. В результате в огромном количестве гибнут представители флоры и фауны, разрушаются хозяйственные объекты, что приводит к значительным материальным потерям[15].

Оценить масштабы проблемы и выбрать наиболее эффективные методы для её решения помогает классификация загрязнений. Загрязнения литосферы разделяют на такие виды:

По масштабу распространения

По масштабу распространения загрязнения литосферы разделяют на:

По происхождению

По характеру воздействия

По последствиям для окружающей среды

Последствия антропогенных воздействий на литосферу

Загрязнение литосферы, вызванное человеческой деятельностью, представляет собой одну из наиболее серьёзных экологических проблем, оказывающих разрушительное воздействие на экосистемы. Почва, представляющая собой верхний слой Земли, играет важнейшую роль в поддержании жизнедеятельности всех живых организмов, включая растения, животных и людей. Последствия загрязнения литосферы имеют многоаспектное влияние на окружающую среду, экосистемы, техносферу и здоровье человека[20].

Свалка

Одним из наиболее ощутимых последствий загрязнения литосферы является снижение плодородия почв. Загрязнённые почвы теряют свои природные характеристики из-за накопления токсических веществ, таких как тяжёлые металлы (свинец, кадмий, ртуть), пестициды и промышленные отходы. Это приводит к изменению и ухудшению структуры почвы, потере необходимых биогенных элементов и ухудшению водоудерживающих свойств, что в конечном итоге негативно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур и качестве продуктов сельскохозяйственного производства. Загрязнение также приводит к изменению структуры и химического состава почв, что напрямую влияет на растительность. Потеря микроэлементов, необходимых для роста растений, может привести к снижению продуктивности и изменению видового состава растительного покрова[6].

Кроме того, в загрязнённых почвах может измениться состав микроорганизмов, их активность. Изменения, происходящие в почвах, могут влиять на а также на процессы разложения и минерализации, что, в свою очередь, воздействует на связывание азота и внутреннее закисление почвы. Почвы могут утратить свою способность удерживать влагу, что в свою очередь сказывается на всей экосистеме, вызывая проблемы с устойчивостью к засухам и наводнениям[6].

Загрязнение литосферы также негативно влияет на водные экосистемы. Токсичные вещества могут просачиваться в грунтовые воды и попадать в реки и озёра, вызывая загрязнение водоёмов. Это имеет серьёзные последствия для водных организмов, таких как рыбы, ракообразные и другие виды, поскольку многие из них чувствительны к изменениям качества воды. Снижение численности водных организмов может подорвать экосистемы, зависящие от этих видов, и нарушить местные сообщества, зависящие от рыболовства. Загрязнение литосферы также оказывает значительное влияние на подземные водоносные горизонты. Токсические вещества, попадая в почву, могут мигрировать, достигая водоносных горизонтов (аквиферов – англ. aquifer) и загрязняя питьевую воду. Это представляет собой угрозу для здоровья населения и экосистем, зависимых от качества водоёмов. Существует риск возникновения хронических заболеваний у людей, использующих загрязнённую воду, а также гибели водных организмов, обитающих в таких условиях[21].

Овраг

Загрязнение литосферы может повлиять на изменение климата. Некоторые вещества, такие как углеродные соединения, способствуют парниковому эффекту. Кроме того, нарушения почвенных процессов могут привести к снижению устойчивости почвы и к изменению климатических условий, включая засухи и наводнения. Особое действие на литосферу оказывают кислотные дожди: кислые осадки усиливают подвижность и вымывание катионов, а также снижают активность редуцентов, азотофиксаторов и других организмов, обитающих в почвенной среде. При pH=5 и ниже резко возрастает растворимость минералов, что приводит к высвобождению алюминия в токсичной свободной форме. Кроме того, кислые осадки увеличивают подвижность тяжёлых металлов, таких как кадмий, свинец и ртуть. Проникая в грунтовые воды, а затем в водоёмы и системы водоснабжения, кислотные осадки способствуют высвобождению алюминия и других вредных веществ из водопроводных систем. В результате ухудшается качество питьевой воды[6].

Загрязнение почвы и горных пород приводит к множеству изменений, которые оказывают значительное влияние на экосистемы. Одним из самых очевидных последствий загрязнения литосферы является снижение биоразнообразия. Токсичные вещества, такие как тяжёлые металлы, пестициды и промышленные отходы, попадают в почву и воду, вызывая гибель или деградацию видов. Многие растения и животные не способны адаптироваться к изменённым химическим условиям, что приводит к вымиранию уязвимых популяций. Уменьшение биоразнообразия негативно сказывается на экосистемных процессах, поскольку каждый вид играет важную роль в поддержании природного баланса. Загрязнение литосферы нарушает пищевые цепи, влияя на взаимодействие между различными видами. Токсичные соединения могут накапливаться в организмах через процесс биомагнификации, когда концентрация загрязнителей увеличивается на каждом трофическом уровне. Это приводит не только к ухудшению здоровья хищников, которые питаются загрязнённой добычей, но и к нарушению баланса экосистем, так как хищнические и травоядные виды зависят друг от друга[22].

Загрязнение литосферы также вызывает психологические и социальные проблемы. Локальные сообщества, страдающие от загрязнения, сталкиваются с нестабильностью, связанными с ухудшением условий жизни. Проблемы с здоровьем, потеря сельскохозяйственного производства, снижение качества жизни могут вызвать социальное недовольство и конфликты между различными группами населения[23].

Экономические последствия загрязнения литосферы выражаются в увеличении затрат на здравоохранение, восстановление экосистем, очистку территорий и предотвращение дальнейшего загрязнения. Снижение производительности сельского хозяйства, уменьшение доступных ресурсов и влияние на туризм приводят к потере доходов для местных экономик. Переход к более устойчивым практикам управления и очистка загрязнённых территорий требуют значительных финансовых вложений и длительного времени[23].

Основные последствия антропогенных воздействий на литосферу представлены в таблице[24]:

Последствия антропогенных воздействий на почвы
Вид воздействия Последствия
Ежегодная распашка Усиленное взаимодействие с атмосферой, ветровая и водная эрозия,

изменение численности почвенных организмов

Сенокосы, сбор урожая Извлечение некоторых химических элементов, повышение испарения
Выпас скота Уплотнение почвы, уничтожение растительности, скрепляющей почву,

эрозия, обеднение почв рядом химических элементов, высушивание,

удобрение навозом, биологическое загрязнение

Выжигание старой травы Уничтожение почвенных организмов в поверхностных слоях,

усиление испарения

Орошение При неправильном поливе происходит заболачивание и засолка почв
Осушение Снижение влажности, возникновение ветровой эрозии
Применение ядохимикатов и гербицидов Гибель ряда почвенных организмов, изменения почвенных процессов,

накопление опасных для живых организмов ядов

Создание промышленных и бытовых свалок Снижение площади пригодной для сельского хозяйства земли,

отравление почвенных организмов на прилегающих участках

Работа наземного транспорта Уплотнение почвы при движении вне дорог, отравление почв

отработанными газами и сыпучими материалами

Выбросы в атмосферу Загрязнения почв химическими веществами, изменение их

кислотности и состава

Сточные воды Увлажнение почв, отравление почвенных организмов, загрязнение

органическими и химическими веществами, изменение состава почв

Вырубка лесов Усиление ветровой и водной эрозии, усиление испарения
Вывоз органических отходов производства и

фекалий на поля

Загрязнение почв опасными организмами, изменение их состава
Шум и вибрация Замедление роста растений, гибель живых организмов
Энергетические излучения Замедление роста растений, загрязнение почв

Загрязнение литосферы представляет собой сложную проблему с далеко идущими последствиями. Последствия загрязнения охватывают различные аспекты жизни на Земле: экосистемы и здоровье человека, экономическое благополучие и социальное устройство. Эти изменения требуют непосредственного внимания, охраны земельных ресурсов и недр, осуществления конкретных мероприятий по защите биосферы планеты, чтобы обеспечить устойчивость природы и благосостояние человечества[25].

Для решения этой проблемы необходимо комплексное взаимодействие между государственными органами, промышленностью и обществом, направленное на внедрение устойчивых практик и технологий, очищение загрязнённых территорий и сохранение природных ресурсов, восстановление загрязнённых территорий, переход к устойчивым практикам ведения хозяйства и реабилитацию природных ресурсов для сохранения здоровья планеты. Создание эффективных систем контроля и профилактики загрязнения позволит минимизировать последствия и обеспечить здоровье будущих поколений[26].

Примечания

  1. ГОСТ Р 59055-2020 Охрана окружающей среды. Земли. Термины и определения. ГОСТАссистент. Дата обращения: 17 июля 2024.
  2. Королев В. А. Современные проблемы экологической геологии // Соросовский образовательный журнал. — 1996. — № 4. — С. 60—68.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Байтелова А. И., Гарицкая М. Ю., Куксанов В. Ф. Источники загрязнения среды обитания. — Оренбург: ГОУ ОГУ, 2009. — С. 44—46, 113—116, 116—117, 118—120. — 191 с.
  4. Осипов А. В., Колесниченко Т. В., Димитриенко О. В. Влияние антропогенных изменений на биологическую активность почв // Глобус : Журнал. — 2021. — № 7 (64). — С. 26—29.
  5. Алимджанов Н. Н. Экологические аспекты химизации в сельском хозяйстве // Экономика и социум. — 2020. — № 6 (73). — С. 345—350.
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 Середина В. П. Загрязнение почв. — Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2015. — С. 66—72, 82—99, 255—263. — 346 с.
  7. Грохов Е. В. Развитие представлений об изменении литосферы как окружающей среды при подземной добыче // Горный информационно-аналитический бюллетень : Научно-технический журнал. — 2011. — № 5. — С. 160—165.
  8. Труфанов А. В. Геоэкологические проблемы разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых / отв. ред. Г. Ю. Скляренко. — Ростов-на-Дону — Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2017. — С. 23—33. — 136 с.
  9. Казанцев И. В. Железнодорожный транспорт как источник загрязнения почв тяжелыми металлами" , no. , 2015, pp. 94-96. // Самарский научный вестник : Жукрнал. — 2015. — № 2 (11). — С. 94—96.
  10. Смирнова Ю. В. Качественный и количественный анализ загрязнения гидросферы и литосферы в процессе авиатранспортных работ // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации : журнал. — 2005. — № 86. — С. 92—99.
  11. 11,0 11,1 Карманова А. А. Твердые отходы, их влияние на состояние литосферы // Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral». — 2020. — № 1. — С. 38—47.
  12. 12,0 12,1 Дрозд Г. Я. Физическо-механическая деградация почв вследствие военных действий в зоне проведения специальной военной операции // Вести Автомобильно-дорожного института : журнал. — 2023. — № 4(47). — С. 24—33.
  13. Клепиков О. В., Зиброва Н. В., Иванов А. В. Экологические последствия вооруженных конфликтов (информационно-аналитический обзор) // Международный научно-исследовательский журнал : журнал. — 2023. — № 11(137).
  14. Климатическое и тектоническое оружие – реальность или блеф?. Рамблер/новости (22 февраля 2021). Дата обращения: 10 сентября 2024.
  15. Котенко В. Н. Экологические основы природопользования. — Феодосия: Филиал ФГБОУ ВО «КГМТУ», 2021. — С. 50—53.
  16. ГОСТ 27593-88 Почвы. Термины и определения. ГОСТАссистент. Дата обращения: 17 июля 2024.
  17. 17,0 17,1 Сидорова Л. П. Литосфера. — Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УрФУ, 2014. — С. 9—12. — 119 с.
  18. Тимофеева Е. А. Химическое загрязнение биосферы и экологические правонарушения. — М.: Факультет почвоведения МГУ. — С. 74—81. — 146 с.
  19. Егоренков Л. И., Крылов П. М. Геоэкология хозяйства. — М.: МГОУ, 2021. — С. 60—66. — 154 с.
  20. Королев В. А., Саркисов Г. А., Григорьева И. Ю. Трансформация экологических функций литосферы под влиянием углеводородного загрязнения и ее оценка с помощью кривой водоудерживания грунтов // Инженерная геология. — 2016. — № 3. — С. 46—55.
  21. Абалаков А. Д. Экологическая геология. — Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. — С. 92—95. — 267 с.
  22. Добровольский Г. В. Деградация почв угроза глобального экологического кризиса // Век глобализации : журнал. — 2008. — № 2. — С. 54—65.
  23. 23,0 23,1 Татаркин А. И., Семячков А. И. Социально-экономические и экологические функции литосферы // Экономика региона : Журнал. — 2010. — № 1. — С. 82—86.
  24. Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища. — К.: Т-во «Знання», КОО, 2007. — С. 150—151. — 422 с. — ISBN 966-620-251-4.
  25. Пищик А. М. Приоритеты трёх цивилизаций: сфера экологии // Национальная ассоциация ученых : Журнал. — 2015. — № 7-3 (12). — С. 40—43.
  26. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П. Экологические аспекты технологической парадигмы минерально-сырьевого комплекса при устойчивом развитии природы и общества // Известия Тульского Государственного Университета. Науки о Земле : Журнал. — 2022. — № 1. — С. 18—38.