Антропогенные воздействия на литосферу

Уже сегодня воздействие человека на литосферу приближается к критическому пределу, когда могут начаться необратимые процессы в значительной части земной коры. По данным на начало 90-х годов XX века, из земной коры было извлечено 125 млрд. т угля, 32 млрд. т нефти, более 100 млрд. т других полезных ископаемых. Распахано более 1, 5 млрд. га земель, заболочено и засолено 20 млн. га. Эрозией за последние 100 лет уничтожено 2 млн. га, площадь оврагов превысила 25 млн. га. Сегодня техногенные изменения коснулись всех основных составляющих литосферы: почв, горных пород и их массивов, недр.

Все основные экологические функции почвы замыкаются на одном обобщающем показателе - плодородии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и т.д.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек размыкает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие. Потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, приводят к деградации почвы.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина деградации агроэкосистем заключена в их упрощенном фитоценозе. Создание человеком искусственной экосистемы, находящейся на начальной стадии сукцессионного процесса, предназначенной для культивирования некоторой монокультуры, нарушает видовое разнообразие растительного сообщества, переводит систему в неустойчивое состояние, когда становится невозможным гомеостаз.

Одним из основных видов антропогенного воздействия на почву является эрозия почв - разрушение и снос верхних наиболее плодородных почвенных горизонтов ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную и ирригационную эрозию (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм полива) и др.

Настоящим бичом земледелия в России и в мире в целом остаются водная эрозия (ей подвержено 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), действующая на 34% поверхности суши. В США подвержено эрозии 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушливых регионах мира - до 60% от общей площади, из них 20% - в значительной степени.

Интенсивность ветровой эрозии резко увеличивается при уничтожении растительности, нерегулируемом выпасе скота, неправильном применении агротехнических мер. Чрезвычайно негативное воздействие на почвы оказывают и пыльные бури, возникающие при очень сильных и продолжительных ветрах и уносящие самый плодородный верхний слой почв. В России пыльные бури возникают в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, в Башкирии и других районах. В настоящее время крупнейшим источником пыли является Арал. Общая масса переносимой ветром пыли в районе Арала достигает 90 млн. т в год. Другим крупным пылевым очагом в России является Калмыкия.

Как и в случае ветровой эрозии, существенной причиной водной эрозии является производственная и иная деятельность человека. В частности, появление тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, служит одной из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия.

Среди различных форм проявления водной эрозии выделяется ущерб, наносимый природной среде оврагами. Овраги уничтожают сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыванию почвенного покрова.

Поверхностные слои почвы легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов.

Основными загрязнителями почвы являются пестициды (ядохимикаты), минеральные удобрения, отходы производства, газодымовые выбросы в атмосферу, нефть и нефтепродукты.

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. В России общий годовой объем их производства составляет около 100 тыс. тонн. Наиболее загрязненными пестицидами являются земли Краснодарского края и Ростовской области. Установлено, что применение пестицидов, наряду с некоторым ростом урожайности, приводит к увеличению видового разнообразия вредителей, ухудшению пищевых качеств и сохранности сельскохозяйственной продукции, утрате естественного плодородия почвы.

По мнению ученых-экологов, подавляющая часть пестицидов попадает в окружающую среду, минуя те виды вредителей, для которых эти ядохимикаты предназначены. Пестициды вызывают существенные изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в результате чего наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц и т.д.) вплоть до их исчезновения. Часто человек использует пестициды в значительно больших количествах, чем это необходимо, и еще больше усугубляет проблему.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения типа ДДТ, которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет. Даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут становиться опасными для живых организмов. Пестициды подавляют иммунную систему организмов, а в высоких концентрациях обладают ярко выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами. Поэтому применение ДДТ в России и в ряде других стран запрещено.

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями в случае их использования в неумеренных количествах, потерях при производстве, транспортировке и хранении. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения. По оценкам американских ученых, из всего количества применяемых в США азотных удобрений растениями в среднем потребляется лишь 50%. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов.

Что касается загрязнения почв отходами промышленного производства, отметим, что в России ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн. тонн - особо токсичных.

Существенный вред для нормального функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий. Почва обладает способностью накапливать загрязняющие вещества, например, тяжелые металлы. Так, вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из-за газодымовых выбросов повышается, в сотни раз превышая предельно допустимые концентрации. Значительную концентрацию свинца содержат почвы в непосредственной близости от автострад. По данным агрохимической службы России почти 400 тысяч га в нашей стране загрязнены медью, свинцом, кадмием и др.

Одной из серьезных экологических проблем России становится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в таких нефтедобывающих районах, как Западная Сибирь, Среднее и Нижнее Поволжье и т.д. Причинами загрязнения служат аварии на магистральных и внутрипромысловых нефтепроводах, несовершенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологические выбросы и т.д.

Значительную угрозу для здоровья людей представляет загрязнение почв патогенными микроорганизмами. Последние могут проникать в организм человека через цепочку человек - почва - человек. Патогенные микроорганизмы выделяются зараженным человеком и через почву, либо через выращенные на зараженной почве овощи и фрукты, передаются другому человеку. Таким способом человек может заболеть холерой, дизентерией, брюшным тифом и т.д. Аналогичным путем в организм человека могут попадать и черви-паразиты.

Вторым способом проникновения в организм человека патогенных микроорганизмов является цепочка животные - почва - человек. Существует целый ряд заболеваний животных (например, сибирская язва), которые передаются человеку путем прямого контакта с почвой, загрязненной выделениями инфицированных животных.

Наконец, третий путь лежит через цепочку почва - человек, когда патогенные микроорганизмы попадают из почвы в организм человека при непосредственном контакте (столбняк, ботулизм и др.).

Часто в процессе хозяйственной деятельности человека происходит вторичное засоление почв. Развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. Площадь засоленных почв в России составляет 36 млн. га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ, исчезают многие виды растений, появляются новые растения (галофиты). Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Наконец, одним из глобальных проявлений деградации почв является опустынивание - процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях приводит к полному разрушению экосистемы и превращению территории в пустыню. Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га практически на всех континентах. Как правило, к опустыниванию приводит сочетание нескольких факторов, совместное действие которых резко ухудшает экологическую ситуацию.

Опустынивание угрожает примерно 3, 2 млрд. га земель, на которых проживает более 700 млн. человек. Особенно опасное положение сложилось в Африке в зоне Сахеля (Сенегал, Нигерия, Буркина-Фасо, Мали и др.) - переходной биоклиматической зоне шириной до 400 км между пустыней Сахара на севере и саванной на юге. Причиной опустынивания земель в зоне Сахеля является сочетание двух факторов: усиления воздействия человека на природные экосистемы с целью обеспечения продовольствием быстро растущего населения и изменившихся метеорологических условий (длительные засухи). Интенсивный выпас скота приводит к чрезмерной нагрузке на пастбища и уничтожению и без того разреженной растительности с низкой естественной продуктивностью. Опустыниванию способствует также массовое выжигание прошлогодней сухой травы, особенно после периода дождей, интенсивная распашка и др.

На территории бывшего Советского Союза опустыниванию подвержено Приаралье, Прибалхашье, ряд земель в Калмыкии, Астраханской области и некоторые другие районы. Все они относятся к зонам экологического бедствия, и их состояние продолжает ухудшаться.

Негативное воздействие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом оказывает разработка недр. Недра - источник не только минеральных ресурсов, но и огромных энергетических запасов. По оценкам ученых, из недр планеты к ее поверхности поступает поток геотермальной энергии мощностью 3, 23× 10¹³ Вт. В недрах России сосредоточены огромные запасы полезных ископаемых. Однако в наши дни недра должны рассматриваться не только в качестве источника полезных ископаемых или резервуара для захоронения отходов, но и как часть среды обитания человека.

Сегодня масштабы антропогенного воздействия на земные недра огромны. За год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекается и перерабатывается более 150 млрд. т горных пород, откачиваются миллиарды тонн кубометров подземных вод, накапливаются горы отходов. Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород - терриконов, достигающих высоты 50 - 80 м, а в отдельных случаях и более 100 м, объемом 2 - 4 млн. м³ . В России действует несколько тысяч карьеров для открытой разработки полезных ископаемых. Глубина угольных шахт нередко превышает 1500 м.

Окружающая природная среда испытывает значительное угнетающее воздействие и при транспортировке минерального сырья, его переработке, строительстве горнорудных предприятий и т.д.