Экология. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу

• Название: Основные виды антропогенных воздействий на биосферу
• Дата: 31.01.2022
• Размер: 451.5 Kb.
• Имя файла: Экология.doc
• Тип: Документы; #347368
• страница: 5 из 11

Истощение подземных и поверхностных вод

Истощение вод следует понимать как недопустимое со­кращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допус­тимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приво­дит к неблагоприятным экологическим последствиям, нару­шает сложившиеся экологические связи в системе человек - биосфера.

Практически во всех крупных промышленных городах ми­ра, в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Киеве, Харько­ве, Донецке и других городах, где подземные воды длитель­ное время эксплуатировались мощными водозаборами, воз­никли значительные депрессионные воронки (понижения) с радиусами до 20 км и более. Так, например, усиление водоотбора подземных вод в Москве привело к формированию огромной районной депрессии с глубиной до 70-80 м, а в отдельных районах города - до 110 м и более. Все это, в конечном счете, приводит к значительному истощению под­земных вод.

По данным Государственного водного кадастра, в 90-е годы в нашей стране в процессе работы подземных водозаборов от­биралось свыше 125 млн. м³/сут воды. В результате на значи­тельных территориях резко изменились условия взаимосвязи подземных вод с другими компонентами природной среды, нарушилось функционирование наземных экосистем. Интен­сивная эксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт, карьеров приводят к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к значитель­ному ущербу речному стоку, к прекращению деятельности ты­сяч родников, многих десятков ручьев и небольших рек. Кро­ме того, в связи со значительным снижением уровней под­земных вод наблюдаются и другие негативные изменения эко­логической обстановки: осушаются заболоченные территории с большим видовым разнообразием растительности, иссуша­ются леса, гибнет влаголюбивая растительность - гигрофи­ты и др.

Так, например, на Айдосском водозаборе в Центральном Казахстане произошло понижение подземных вод, которое вызвало высыхание и отмирание растительности, а также рез­кое сокращение транспирационного расхода (Хордикайнен, 1989). Довольно быстро отмерли гигрофиты (ива, тростник, рогоз, чиевик), частично погибли даже растения с глубоко проникающей корневой системой (полынь, шиповник, жи­молость татарская и др.); выросли тугайные заросли. Искус­ственное понижение уровня подземных вод, вызванное ин­тенсивной откачкой, отразилось и на экологическом состоя­нии прилегающих к водозабору участках долины рек. Этот же антропогенный фактор приводит к ускорению времени смены сукцессионного ряда, а также к выпадению отдель­ных его стадий.

Длительная интенсификация подземных водозаборов в оп­ределенных геолого-гидрогеологических условиях может вы­звать медленное оседание и деформации земной поверхности. Последнее негативно сказывается на состоянии экосистем, осо­бенно прибрежных районов, где затапливаются пониженные участки и нарушается нормальное функционирование естест­венных сообществ организмов и всей среды обитания челове­ка. Истощению подземных вод способствует также длитель­ный неконтролируемый самоизлив артезианских вод из скважин.

Истощение поверхностных вод проявляется в прогрессирующем снижении их минимально допустимого стока. На территории России поверхностный сток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90% общего годового стока с территории России выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внутреннего стока (Каспийское и Азовское моря где проживает свыше 65% населения России, приходится менее 8% общего годового стока.

Именно в этих районах наблюдается истощение поверхностных водных ресурсов и дефицит пресной воды продолжает) расти. Связано это не только с неблагоприятными климатическими и гидрологическими условиями, но и с активизацией хозяйственной деятельности человека, которая приводит ко все более возрастающему загрязнению вод, снижению способно­сти водоемов к самоочищению, истощению запасов подземных вод, а следовательно, к снижению родникового стока, подпи­тывающего водотоки и водоемы.

Серьезнейшая экологическая проблема — восстановление водности и чистоты малых рек (т. е. рек длиной не более 100 км), наиболее уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воз­действию. Непродуманное хозяйственное использование вод­ных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязне­ние.

В настоящее время состояние малых рек и озер, особенно в европейской части России, в результате резко возросшей ан­тропогенной нагрузки на них, катастрофическое. Сток малых рек снизился более чем наполовину, качество воды неудовле­творительное. Многие из них полностью прекратили свое су­ществование.

К очень серьезным негативным экологическим последст­виям приводит и изъятие на хозяйственные цеди большого ко­личества воды из впадающих в водоемы рек. Так, уровень не­когда многоводного Аральского моря начиная с 60-х гг. катаст­рофически понижается в связи с недопустимо высоким переза­бором воды из Амударьи и Сырдарьи, Приведенные данные свидетельствуют о нарушении закона целостности биосферы (гл. 7), когда изменение одного звена влечет за собой сопря­женное изменение всех остальных. В результате объем Араль­ского моря сократился более чем наполовину, уровень моря снизился на 13 м, а соленость воды (минерализация) увеличилась в 2,5 раза.

Академик Б. Н. Ласкарин по поводу трагедии Аральского моря высказался следующим образом: «Мы остановились у самого края пропасти... Арал губили, можно сказать, целена­правленно. Существовала даже некая антинаучная гипотеза, по которой Арал считался ошибкой природы. Якобы он ме­шал осваивать водные ресурсы Сырдарьи и Амударьи (гово­рили, что забирая их воду, Арал испаряет ее в воздух). Сто­ронники этой идеи не думали ни о рыбе, ни о том, что Арал — центр оазиса».

Осушенное дно Аральского моря становится сегодня круп­нейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сыр­дарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых за­рослей появляются бесплодные солончаки. Трансформация фитоценозов на берегу Аральского моря и в дельтах Амударьи и Сырдарьи происходит на фоне высыхания озер, проток, болот и повсеместного снижения уровня грунтовых вод, обусловлен­ного падением уровня моря. В целом перезабор воды из Аму­дарьи и Сырдарьи и падение уровня моря вызвали такие эколо­гические изменения приаральского ландшафта, которые могут быть охарактеризованы как опустынивание.

К другим весьма значительным видам воздействия чело­века на гидросферу, кроме истощения подземных и поверхнос­тных вод, следует отнести создание крупных водохранилищ, коренным образом преобразующих природную среду на приле­гающих территориях

Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного ти­па, для аккумуляции и регулирования поверхностного стока при­водит к разнонаправленным последствиям в окру­жающей природной среде. Необходимо учитывать, что созда­ние водохранилищ путем перегораживания русла водотоков пло­тинами чревато серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многие нерестили­ща рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудша­ется или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.

Экологические последствия создания водохранилищ: 1.Позитивные – а)увеличение устойчивого речного стока; б)снижение разрушительных последствий паводков; в)аккумулирование стока воды для целей мелиорации; г) снижение процессов зарастания озер, лиманов и заливов в устьях рек. 2.негативные - а)затопление значительных площадей плодородных земель; б)изменение режима подземных вод (засоление, заболачивание); в)переработка берегов водохранилищ; г)активизация сейсмической деятельности; д)подтопление прилегающей территории.

Таким образом, основными источниками загрязнения гидросферы являются:

• 
  хозяйственно-бытовые сточные воды;
  
• 
  дренажные воды с орошаемых земель;
  
• 
  организованный и неорганизованный сток с территорий населенных пунктов и промышленных площадок;
  
• 
  с/х поля и крупные животноводческие комплексы;
  
• 
  водный комплекс.
  

АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЛИТОСФЕРУ

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно высту­пает как минеральная основа биосферы, в настоящее время под­вергается все более возрастающему антропогенному воздейст­вию. В эпоху бурного экономического развития, когда в про­цесс производства вовлечена практически вся биосфера плане­ты, человек, по гениальному предвидению В. И. Вернадского, стал «крупнейшей геологической силой», под действием кото­рой меняется лик Земли.

Уже сегодня воздействие человека на литосферу прибли­жается к пределам, переход которых может вызвать необрати­мые процессы почти по всей поверхностной части земной ко­ры. В процессе преобразования литосферы человек (по данным на начало 90-х гг.) извлек 125 млрд. т угля, 32 млрд. т нефти, более 100 млрд. т других полезных ископаемых. Распахано бо­лее 1500 млн га земель, заболочено и засолено 20 млн га. Эро­зией за последние сто лет уничтожено 2 млн га, площадь овра­гов превысила 25 млн га. Высота терриконов достигает 300 м, горных отвалов - 150 м, глубина шахт, пройденных для добы­чи золота, превышает 4 км (Южная Африка), нефтяных сква­жин - 6 км.

Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является «базовой подсистемой биосферы: образно говоря, вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору. Например, техногенное разрушение минималь­ного слоя горных пород на суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз. Но, кроме того, литосфера служит основным поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энер­гетических ресурсов, большая часть которых относится к нево­зобновимым» (Епишин, 1985).

Рассмотрим техногенные изменения следующих основных составляющих литосферы: 1) почв; 2) горных пород и их мас­сивов; 3) недр.

Воздействия на почвы

Почва - один из важнейших компонентов окружающей при­родной среды. Все основные ее экологические функции замы­каются на одном обобщающем показателе - почвенном плодо­родии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и др.) 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. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т. е. ухудшать свои свойства. К де­градации почв (земель) ведут и другие причины, преимущест­венно антропогенного характера.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает опти­мальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктив­ности. И если у природных экосистем биологическая продук­тивность обеспечивается действием естественных законов при­роды, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от такого субъективного фактора, как че­ловек, уровня его агрономических знаний, технической осна­щенности, социально-экономических условий и т. д., а значит, остается непостоянным.

Например, в случае создания человеком монокультуры (пшеницы, свеклы, кукурузы и т. д.) в агроэкосистеме нару­шается видовое разнообразие растительных сообществ. Агроэкосистема упрощается, объединяется и становится неустойчивой, не способной противостоять абиотическому или биотиче­скому экологическому стрессу.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы сле­дующие:

1) эрозия (ветровая и водная);

2) загрязнение;

3) вторичное засоление и заболачивание;

4) опустынивание;

5) отчуждение земель для промышленного и коммуналь­ного строительства.
Эрозия почв (земель)

Эрозия почв (от лат. erosio - разъедание) — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подсти­лающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.

К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строи­тельстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, тран­шеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и на­рушении норм поливов) и др.

Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и вет­ровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверх­ности суши. В США эродировано, т. е. подвержено эрозии, 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушливых рай­онах мира еще больше — 60% от общей площади, из них 20% сильно эродированы. Эрозия оказывает существенное негативное влияние на со­стояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность расте­ний, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших поч­венных частиц ветром. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особен­ностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, унич­тожение растительности, нерегулируемый выпас скота, непра­вильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Первая проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра.

Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжи­тельных ветрах. Скорость ветра достигает 20—30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых рай­онах (сухие степи, полупустыни, пустыни). Пыльные бури без­возвратно уносят самый плодородный верхний слой почв; они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га пашни, негативно влияют на все компоненты окружающей при­родной среды, загрязняют атмосферный воздух, водоемы, от­рицательно влияют на здоровье человека.

В нашей стране пыльные бури неоднократно возникали в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, в Башкирии и в других районах. Опустошительная пыльная буря отмечалась в ап­реле 1928 г., когда пострадало огромная площадь земель от Дона до Днепра. Ветер поднял более 15 млн. т черноземной пыли до высоты 400-700 м, выдувание почвы достигло 10-12 см, а местами - 25 см, т. е. практически почва была унесена на ту глубину, на которую она была вспахана.

Старожилы на Северном Кавказе хорошо помнят пыльную бурю, охватившую в марте-апреле 1960 г. значительную часть Северного Кавказа, Нижнего Дона и южную Украину. На ог­ромной территории был снесен слой плодородной почвы тол­щиной до 10 см, повреждены озимые, засыпаны многие оро­сительные каналы. Вдоль полезащитных лесонасаждений, же­лезнодорожных насыпей образовались земляные валы высо­той до 2-3 метров.

В настоящее время крупнейший источник пыли - Арал. На космических снимках видны шлейфы пыли, которые тя­нутся в стороны от Арала на многие сотни километров. Общая масса переносимой ветром пыли в районе Арала достигает 90 млн т в год. Другой крупный пылевой очаг в России - Чер­ные земли Калмыкии.

Водная эрозия почв (земель). Под водной эрозией понима­ют разрушение почв под действием временных водных потоков. Различают следующие формы водной эрозии: плоскостную, струйчатую, овражную, береговую. Как и в случае ветровой эро­зии, условия для проявления водной эрозии создают природные факторы, а основной причиной ее развития является производ­ственная и иная деятельность человека. В частности, появление новой тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, - одна из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия. Другие негативные антропогенные фак­торы: уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв и др.

Среди различных форм проявления водной эрозии значи­тельный вред окружающей природной среде и в первую оче­редь почвам приносит овражная эрозия. Экологический ущерб от оврагов огромен. Овраги уничтожают ценные сельскохозяй-ствнные земли, способствуют интенсивному смыву почвенно­го покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф. Площадь оврагов толь­ко на территории Русской раввины составляет 5 млн га и про­должает увеличиваться. Подсчитано, что ежедневные потери почв из-за развития оврагов достигают 100-200 га.

Загрязнение почв

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений — токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвен­ных организмов. При этом теряется способность почвы к са­моочищению от болезнетворных и других нежелательных мик­роорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для че­ловека, растительного и животного мира. Например, в силь­но загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных - лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почвы: 1) пестициды (ядохими­каты); 2) минеральные удобрения; 3) отходы и отбросы про­изводства; 4) газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; 5) нефть и нефтепродукты.

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пес­тицидов. Только в России используется более 100 индивиду­альных пестицидов при общем годовом объеме их производ­ства - 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами рай­онами являются Краснодарский край и Ростовская область (в среднем около 20 кг на 1 га). В России на одного жителя в год приходится около 1 кг пестицидов, во многих других разви­тых промышленных странах мира эта величина существенно выше (Лосев и др., 1993). Мировое производство пестицидов постоянно растет.

В настоящее время влияние пестицидов на здоровье насе­ления многие ученые приравнивают к воздействию на челове­ка радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов, наряду с некоторым увеличением урожайности, отмечается рост видового состава вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, ут­рачивается естественное плодородие и т. д.

По мнению ученых, подавляющая часть применяемых пес­тицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды-мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы, действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограни­ченного числа видов организмов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. К тому же человек старается использовать значительно больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет про­блему.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), ко­торые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и да­же малые их концентрации в результате биологического на­копления могут стать опасными для жизни организмов. Но и в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммун­ную систему организма, а в более высоких концентрациях об­ладают выраженными мутагенными и канцерогенными свой­ствами. Попадая в организм человека, пестициды могут вы­звать не только быстрый рост злокачественных новообразова­ний, но и поражать организм генетически, что может пред­ставлять серьезную опасность для здоровья будущих поколе­ний. Вот почему применение наиболее опасного из них - ДДТ в нашей стране и в ряде других стран запрещено.

Таким образом, можно с уверенностью констатировать, что общий экологический вред от использования загрязняю­щих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма не­гативным не только для человека, но и для всей фауны и фло­ры. Растительный покров оказался очень чувствительным к действию пестицидов, причем не только в зонах его примене­ния, но и в местах, достаточно удаленных от них, из-за пере­носа загрязняющих веществ ветром или поверхностным сто­ком воды.

Пестициды способны проникать в растения из загрязнен­ной почвы через корневую систему, накапливаться в биомас­се и впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении пестицидов наблюдается значительная интоксикация птиц (ор­нитофауны). Особенно страдают популяции певчих и пере­летных дроздов, жаворонков и других воробьиных.

Работами отечественных и зарубежных исследователей не­опровержимо доказано, что загрязнение почв пестицидами вы­зывает не только интоксикацию человека и большого числа видов животных, но и ведет к существенному нарушению вос­производящих функций и, как следствие, к тяжелым демоэкологическим последствиям. С длительным применением пестицидов связывают также развитие резистентных (устой­чивых) рас вредителей и появление новых вредных организмов, естественные враги которых были уничтожены.

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при про­изводстве, транспортировке и хранении. Из азотных, супер­фосфатных и других типов удобрений в почву в больших ко­личествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения. Б. Коммонер (1970) установил, что при самых благоприятных условиях из всего количества азотных удобрений, применяемых в США, поглощается растениями 80%, а в среднем по стране лишь 50%. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия этого нарушения 1 в наибольшей степени проявляются в водной среде, в частности при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора и других эле­ментов.

В последнее время выявлен еще один неблагоприятный аспект неумеренного потребления минеральных удобрений и в первую очередь нитратов. Оказалось, что большое коли­чество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов - закиси азота и метана. Нитраты опас­ны и для человека. Так, при поступлении нитратов в челове­ческий организм в концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое общетоксическое воздействие, в частности воз­никновение метгемоглобинемии вследствие биологических превращений нитратов в нитриты и другие токсичные соеди­нения азота. Неумеренное потребление минеральных удоб­рений вызывает в ряде районов и нежелательное подкисление почв.

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и от­бросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свы­ше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн т особо токсичных. Огромные площади земель заня­ты свалками, золоотвалами, хвостохранилищами и др., кото­рые интенсивно загрязняют почвы, а их способность к само­очищению, как известно, ограничена.

Огромный вред для нормального функционирования почв представляют газо-дымовые выбросы промышленных пред­приятий. Почва обладает способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, на­пример тяжелые металлы.

Последствия воздействия некоторых тяжелых металлов на здоровье человека

(при повышенной концентрации)

Элементы	Последствия воздействия элементов	Источники
Ртуть (Hg)	Нервные расстройства (болезнь Минамата); нарушение функций желудочно-кишечного тракта, почек; изменение в хромосомах	Загрязненные почвы, поверхностные и подземные воды
Мышьяк (As)	Раковые заболевания кожи, интоксикация, периферические невриты	Загрязненные почвы, протравленное зерно
Свинец (Pb)	Разрушение костных тканей, задержка синтеза протеина в крови, нарушение нервной системы и почек	Загрязненные почвы, поверхностные и подземные воды
Медь (Cu)	Органические изменения в тканях, распад костной ткани, гепатит	Загрязненные почвы, поверхностные и подземные воды
Кадмий (Cd)	Цирроз печени, нарушение функций почек, протеинурия	Загрязненные почвы

Вблизи ртутного ком­бината содержание ртути в почве из-за газо-дымовых выбро­сов может повышаться до концентрации, в сотни раз превы­шающих допустимые.

Значительное количество свинца содержат почвы, находя­щиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Результаты анализа образцов почвы, отобранных на расстоя­нии нескольких метров от дороги, показывают 30-кратное пре­вышение концентрации свинца по сравнению с его содержани­ем (20 мкг/г) в почве незагрязненных районов.

По данным агрохимической службы России (1997), почти 0,4 млн. га в нашей стране оказались загрязненными медью, свинцом, кадмием и др. Еще больше земель были загрязнены радионуклидами и радиоактивными изотопами в результате Чернобыльской катастрофы.

Одной из серьезных экологических проблем России стано­вится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в таких нефтедобывающих районах, как Западная Сибирь, Среднее и Нижнее Поволжье в др. Причины загрязнения - аварии на магистральных и внутрипромысловых нефтепроводах, несовер­шенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологиче­ские выбросы и т. д. В результате, например, в отдельных рай­онах Тюменской и Томской областей концентрации нефтяных углеводородов в почвах превышают фоновые значения в 150-250 раз. На Тюменском Севере площади оленьих пастбищ уменьшились на 12,5%, т. е. на 6 млн га, замазученными ока­зались 30 тыс. га. 6 Западной Сибири выявлено свыше 20 тыс. га, загрязненных нефтью с толщиной слоя не менее пяти сан­тиметров.

Значительную угрозу для здоровья людей представляет за­грязнение почв различными патогенами, которые могут про­никать в организм человека следующим образом (Розанов, 1984): во-первых, через цепь: человек - почва - человек. Пато­генные организмы выделяются зараженным человеком и че­рез почву передаются другому, либо через выращенные на за­раженной почве овощи и фрукты. Таким способом человек мо­жет заболеть холерой, бациллярной дизентерией, брюшным ти­фом, паратифом и др. Аналогичным путем в организм челове­ка могут попадать и черви-паразиты; во-вторых, через цепь: животные - почва - человек. Су­ществуют ряд заболеваний животных, которые передаются че­ловеку (лептосориаз, сибирская язва, туляремия, лихорадка Ку и др.) путем прямого контакта с почвой, загрязненной выделе­ниями инфицированных животных; в-третьих, через цепь: почва - человек, когда патогенные организмы попадают из нее в организм человека при прямом контакте (столбняк, ботулизм, микозы и др.).

Вторичное засоление и заболачивание почв

В процессе хозяйственной деятельности человек может уси­ливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.

Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания подверженно около 30% орошаемых земель. 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 растительных организмов, появляются но­вые растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается гено­фонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажнен­ных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на За­падно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. За­болачивание почв сопровождается деградационными процесса­ми в биоценозах, появлением признаков оглеения и накопле­нием на поверхности неразложившихся остатков. Заболачива­ние ухудшает агрономические свойства почв и снижает произ­водительность лесов.
Опустынивание

Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опус­тынивание. По Б. Г. Розанову (1984), опустынивание - это процесс необратимого изменения почвы и растительности и сни­жения биологической продуктивности, который в экстремаль­ных случаях может привести к полному разрушению биосфер­ного потенциала и превращению территории в пустыню.

Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га практически на всех континентах. Причины и ос­новные факторы опустынивания различные. Основные факторы и причины развития пустынь: 1.Природные – а) неблагоприятные метеоусловия; б)засоление почв; в)преобладание легких (супесчано-суглинистых) почв; г)снижение уровня подземных вод (опускание базиса эрозии); д)ветровая и водная эрозия. 2.Антропогенные – а)сведение лесов (вырубка деревьев, кустарников); б)чрезмерная нагрузка на пастбища (перевыпас скота); в)интенсивная распашка, ускоренная дефляция (выдувание) и засоление почв; г)нерациональное водопользование, падение уровня грунтовых вод; д)выжигание прошлогодней сухой травы. Как пра­вило, к опустыниванию приводит сочетание нескольких фак­торов, совместное действие которых резко ухудшает экологи­ческую ситуацию.

На территории, подверженной опустыниванию, ухудшают­ся физические свойства почв, гибнет растительность, заселя­ются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктив­ность, а, следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться. «И если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание - это его смерть» (Доклад ФАО ООН). Процесс этот получил столь широкое распространение, что явился предметом международной программы «Опусты­нивание». В докладе ЮНЕП (организация ООН по окружаю­щей среде) подчеркивается, что опустынивание - это резуль­тат длительного исторического процесса, в ходе которого не­благоприятные явления природы и деятельность человека, уси­ливая друг друга, приводят к изменению характеристик при­родной среды.

Опустынивание является одновременно социально-эконо­мическим и природным процессом, оно угрожает примерно 3,2 млрд. га земель, на которых проживают 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. В современном мире различают 2 процесса опустынивания: 1.Дезертификация – процесс расширения ареала пустыни. 2.Дезертизация – углубление процессов опустынивания в прежних пределах.

Важно помнить, что опустынивание не обязательно ассоциируется с засушливыми регионами: в отдельных случаях оно может происходить и на переувлажненных территориях. Все зависит от того, что следует понимать под «опустыниванием»: уменьшение ил потери биологического потенциала территорий, потерю сплошного растительного покрова и т.д.

Главный фактор наблюдающегося процесса опустынивания – антропогенная деятельность, которая приводит к резкому падению или даже к полному уничтожению биологического потенциала территорий.

Причина катастрофического положения в Сахеле обуслов­лена сочетанием двух факторов: 1) усилением воздействия че­ловека на природные экосистемы с целью обеспечения продо­вольствием быстро растущего населения и 2) изменившимися метеорологическими условиями (длительными засухами). 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, снижение уровня грунтовых вод и др. Выбитая раститель­ность и сильно разрыхленные почвы создают условия для ин­тенсивного выдувания (дефляции) поверхностного слоя зем­ли. Изменение природных комплексов и их деградация осо­бенно заметны в период засух.

Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить «опустынивание». На территории СНГ опустынива­нию подвержено Приаралье, Прибалхашье, Черные земли в Калмыкии и Астраханской области и некоторые другие рай­оны. Все они относятся к зонам экологического бедствия, и их состояние продолжает ухудшаться.

В результате непродуманной хозяйственной деятельности на этих территориях произошли глубокие необратимые деградационные изменения природной среды и в первую очередь ее эдафической части. Это повлекло за собой резкое снижение био­разнообразия фито- и зооценозов и разрушение природных эко­систем. Специалисты отмечают, что там, где по условиям рель­ефа, качества почвы, мощности первостоя можно было выпа­сать только одну овцу, выпасалось в десятки раз больше. В результате травянистые пастбища превратились в эродирован­ные земли. Так, например, только за последние пять лет пло­щадь подвижных песков в Калмыкии увеличилась более чем на 50 тыс. га.

Система различных мер, практикуемых в мире и направленных на сохранение почвенного покрова Земли включает:

• 
  защиту почв от эрозии (предупреждение любых эрозионных процессов не только на уже пострадавших почвах, но и на тех, которым они угрожают в будущем);
  
• 
  защиту почв от механического, физического и биологического загрязнения;
  
• 
  предотвращение засоления и заболачивания;
  
• 
  защиту почв от оползней, селей и т.д.;
  
• 
  борьбу с процессом опустынивания;
  
• 
  мелиорацию земель – комплекс мер, направленных на улучшение водно-аэрационного режима почв;
  
• 
  рекультивацию земель, т.е. комплекс мер, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель.
  

Отчуждение земель

Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов, линий связи), при открытой разработке место­рождений полезных ископаемых и т. д. По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно без­возвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель. Конеч­но, эти потери в связи с развитием цивилизации неизбежны, однако они должны быть сокращены до минимума.
Воздействия на горные породы и их массивы

Горные породы

В процессе инженерно-хозяйственной деятельности чело­века горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры в той или иной степени, претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушение, вибрации и другие воздей­ствия.

Изменения, происходящие в породах при различных воз­действиях, детально изучают. Это необходимо для прогноза возможного развития опасных геологических процессов, нега­тивно влияющих на экологическую обстановку.

К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся: статические и динамические нагрузки, тепловое воз­действие, электрические воздействия и др.

Статические нагрузки. Это наиболее распространенный вид антропогенного воздействия на горные породы. Под действи­ем статических нагрузок от зданий и сооружений, достигаю­щих 2 МПа и более, образуется зона активного изменения гор­ных пород, достигающая глубин 70-100 м. При этом наиболь­шие изменения наблюдаются: 1) в вечномерзлых льдистых по­родах, на участках залегания которых часто наблюдаются от­таивание, пучение и другие процессы; 2) в сильносжимаемых породах, например, заторфованных, илистых и др.

Динамические нагрузки. Вибрации, удары, толчки и другие динамические нагрузки типичны при работе транспорта, удар­ных и вибрационных строительных машин, заводских меха­низмов и т. д. Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы (пески, водонасыщенные лессы, торф и др.). Прочность этих пород заметно снижается, они уплотня­ются (равномерно или неравномерно), структурные связи на­рушаются, возможно, внезапное разжижение и образование оползней, отвалов, плывущих выбросов и других неблагопри­ятных процессов.

Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, дей­ствие которых сходно с сейсмическими воздействиями. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве авто­мобильных и железных дорог, гидротехнических плотин, добы­че полезных ископаемых и т. д. Очень часто взрывы сопровож­даются нарушением природного равновесия — возникают ополз­ни, обвалы, осовы и т. п. Так, по данным А. А. Махорина (1985), в результате взрыва многотонного заряда в одном из районов Кыргызстана при строительстве каменно-набросной плотины, на склонах образовалась зона нарушенных пород с трещинами от 0,2 до 1 м в ширину и до 200 м в длину. По ним произошли смещения горных пород объемом до 30 тыс. м³.

Тепловое воздействие. Повышение температуры горных пород наблюдается при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др. В ряде случаев температура пород повышается до 40-50 °С, а иногда и до 100 °С и более (в основании доменных печей). В зоне подзем­ной газификации углей при температуре 1000-1600'С поро­ды спекаются, «каменеют», теряют свои первоначальные свой­ства.

Как и другие виды воздействия, тепловой антропогенный поток влияет не только на состояние горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной среды. Изменя­ются почвы, подземные воды, растительность.

Электрическое воздействие. Создаваемое в горных поро­дах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП и др.) порождает блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. При этом изменяются электропроводность, электросопротив­ляемость и другие электрические свойства пород.

Динамическое, тепловое и электрическое воздействие на горные породы создают физическое загрязнение окружающей природной среды.

Массивы горных пород

Массивы горных пород и, в первую очередь, их поверхно­стные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения под­вергаются мощному антропогенному воздействию. При этом развиваются такие опасные ущербообразующие процессы, как оползни, карст, подтопление, просадочные процессы и др. Осо­бенно легко подвержены опасным процессам массивы вечномерзлых пород, так как они весьма чувствительны к теплово­му антропогенному воздействию.

Оползни. Оползни представляют собой скольжение гор­ных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки - фильтрационной, сейсмической или виб­рационной. Для оползней характерно отсутствие вращения и опрокидывания смещающихся масс. Оползни - явление час­тое на склонах долин рек, оврагов, берегов морей, искусствен­ных выемок. Большой ущерб природной среде ежегодно приносят оползневые процессы на берегах Черноморского побере­жья Кавказа, Крыма, в долинах Волги, Днепра, Дона и многих других рек и горных районов.

Оползни нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие другие компоненты окружающей природной среды (нарушение поверхностного стока, истоще­ние ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, нарушение почвенного покрова, гибель деревьев и т. д.). Известно немало примеров оползневых явлений ката­строфического характера, приводящих к значительным чело­веческим жертвам.

Карст. Геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород (известняков, доломита, гипса, каменной соли), образованием при этом подземных пустот (пещер, ка­верн и др.) и сопровождаемое провалом земной поверхности, получило название карста. Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарстованными. Карст ши­роко распространен в мире, в том числе и в России, в частно­сти, в Башкирии, в центральной части Русской равнины, в Приангарье, на Северном Кавказе и во многих других местах, где имеются растворимые горные породы.

Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Карстовые процессы заметно оживляются: образуются новые про­валы, еврейки, колодцы и др. По данным Р. Ньютона (1984), в США только в штате Алабама произошло более 4000 искусст­венно вызванных провалов и оседаний земной поверхности, свя­занных с активизацией карста. Отдельные воронки достигли 50-60 м в диаметре и до 30 м глубиной. Образование провалов и воронок связывают с интенсификацией отбора подземных вод. Активизация карста отмечается и во многих районах России, в том числе и на территории Москвы и Московской области. Ра­нее Москва считалась городом, где карстовые процессы затух­ли и не проявляли себя на поверхности земли. Однако интен­сивный отбор подземных вод, а также динамические вибраци­онные воздействия транспорта и строительства, статические на­грузки и некоторые другие факторы (возможно, загрязнение подземных вод) заметно усилили эти процессы.

Одним из важных направлений в сохранении окружающей природы является охрана карстовых пещер - уникальных па­мятников природы. При массовых туристских посе­щениях в них нарушается тепловой и водный режим, наблюда­ется «таяние» сталактитов и сталагмитов, другие негативные изменения геологической среды.

Подтопление. Процесс подтопления - яркий пример от­ветной реакции природной среды на действие антропогенных факторов. Впервые он привлек внимание при создании водо­хранилищ, когда уровень грунтовых вод по их берегам стал быстро подниматься.

В настоящее время под подтоплением понимают любое по­вышение уровня грунтовых вод до критических величин (ме­нее одного-двух метров от поверхности земли).

Подтопление территорий весьма негативно влияет на при­родную среду. Массивы горных пород переувлажняются и за­болачиваются. Активизируются оползни, карст и другие небла­гоприятные процессы. В лессовых, глинистых грунтах возника­ют просадки, в глинах - набухание. Просадка в лессовых грун­тах приводит к резкой неравномерной осадке, а набухание в глинах — к неравномерному подъему зданий и сооружений. В результате сооружения испытывают деформации, вплоть до полной непригодности к эксплуатации. Это ухудшает экологи­ческую обстановку в жилых и производственных помещениях, что снижает производительность труда и даже может вызвать травмы и болезни у людей.

На подтопленной территории возрастает сейсмическая балльность. Кроме того, в результате вторичного засоления почв угнетается растительность, возможно химическое и бактери­альное загрязнение грунтовых вод, ухудшается санитарно-эпидемиологическая обстановка.

Причины подтопления разнообразны, но практически все­гда связаны с деятельностью человека. Это - утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен - оврагов, асфальтирование и застройка территории, не­рациональный полив улиц, садов, скверов, барраж подземных вод (т. е. задержка их движения глубокими фундаментами), фильтрация из водохранилищ, прудов-охладителей АЭС и др.

Сейчас в нашей стране подтопление территорий, особенно городских, приняло массовый характер. В России подтоплено свыше 700 городов и поселков городского типа, в том числе такие города, как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новго­род, Ростов-на-Дону, Волгоград, Новосибирск, Саратов и мно­гие другие.

Вечная мерзлота. В ряде районов земного шара (север Европы и Америки, север и восток Азии) толщи верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии. Их температура всегда ниже 0 °С. Такие породы называют вечномерзлыми (или многолетнемерзлыми), а территорию - об­ластью вечной мерзлоты. На территории нашей страны они занимают более 50% площади. Происхождение вечной мерз­лоты связывают с оледенением четвертичного периода.

В последние десятилетия в сферу строительного освое­ния в районах вечной мерзлоты вовлекаются все новые и но­вые территории: север Западной Сибири, шельф арктических морей, земли Нерюнгринского месторождения и многие дру­гие.

Вторжение человека не проходит бесследно для «хруп­ких» природных экосистем Севера: разрушается почвенно-растительный слой, изменяется рельеф, режим снегового по­крова, возникают болота, нарушаются взаимосвязи и взаи­модействия экосистем.

Проведенные исследования позволили выделить ряд ос­новных особенностей, обусловливающих хрупкость экосистем в области вечной мерзлоты. В первую очередь это очень небольшое видовое разнообразие организмов, по­скольку лишь немногочисленная группа отдельных видов способна приспособиться к существованию в условиях «веч­ного холода». Движение машин, тракторов и другого вида транспорта, особенно гусеничного, разрушает покров из мха, лишайников и др., что также приводит к резкому снижению устойчивости экосистем и к их угнетению. Массовую гибель лишайников вызывает и малейшее загрязнение воздуха ди­оксидом серы.

Эндогенные геодинамические процессы - землетрясе­ния и вулканизм - вызывают весьма значительные смещения в массивах горных пород в земной коре, уничтожают живот­ный и растительный мир, приводят к многочисленным, а не­редко к катастрофическим человеческим жертвам и другим тя­желым экологическим последствиям
Воздействия на недра

Недрами называют верхнюю часть земной коры, в преде­лах которой возможна добыча полезных ископаемых. Эколо­гические и некоторые другие функции недр как природного объ­екта достаточно многообразны. Являясь естествен­ным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду. В этом заключается их глав­ная экологическая функция.

Основное природное богатство недр - минерально-сырье­вые ресурсы, т. е. совокупность полезных ископаемых, заклю­ченных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки - главная цель пользования недрами. Недра - источник не только минеральных ресурсов, но и огромных, энергетических запасов. По подсчетам ученых, в сред­нем из недр к поверхности поступает 32,3-10¹² Вт геотермаль­ной энергии. В нашей стране сосредоточены огромные запасы полезных ископаемых, в том числе и геотермального тепла. Ее потребности в минеральных и других природных ресурсах мо­гут быть полностью обеспечены за счет собственных нацио­нальных ресурсов.

Тем не менее, непрерывный рост потребления минерально­го сырья повышает значение научно обоснованного, эффектив­ного использования полезных ископаемых, требует от всех ор­ганизаций и граждан бережного отношения к богатству недр. Иначе говоря, необходимы рациональное использование недр и их охрана.

Важно подчеркнуть также, что 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.

Экологическое состояние недр определяется, прежде всего, силой и характером воздействия на них человеческой деятель­ности. В современный период масштабы антропогенного воз­действия на земные недра огромны. Только за один год на де­сятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекает­ся и перерабатывается более 150 млрд. т горных пород, откачи­ваются миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов. Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород, вынутых из пустых шахт - терриконов, достигающих высоты 50-80 м, а в от­дельных случаях и более 100 м, объемом 2-4 млн. м². В России действуют несколько тысяч карьеров для открытой разработки полезных ископаемых, из них самые глубокие - Коркинские угольные карьеры в Челябинской области (более 500 м). Глубина угольных шахт нередко превышает 1500 м.

Приведенные данные показывают, что недра нуждаются в посто­янной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов полезных ископаемых, а также от загрязнения их вред­ными отходами, неочищенными сточными водами и т. д.

С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воз­действие практически на все компоненты окружающей природ­ной среды и ее качество в целом. Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горно­добывающей промышленностью по силе негативного воздей­ствия на природные экосистемы, исключая разве что природ­ные и техногенные катастрофы, подобные аварии на Черно­быльской АЭС.

Окружающая природная среда испытывает значительные негативные изменения и при транспортировке минерального сырья, его переработке, строительстве горнорудных предпри­ятий, подземных сооружений и т. д.