Источники и состав загрязнения гидросферы 2 страница

Экология литосферы

Под земельным фондом понимают совокупность всех земель в пределах той или иной территории, подразделяемую по типу хозяйственного использования. Выделяют несколько категорий земель (см. рисунок 29).

Рисунок 29. Классификация земель по назначению

Наибольшее значение имеют земли сельскохозяйственного назначения. Структура мирового земельного фонда представлена в таблице 10.

Таблица 10. - Размеры и структура мирового земельного фонда

Главные категории земель	Площадь, млн га	Доля, %
Земли сельскохозяйственного назначения	4846,1	37,1
В том числе:
пашня	1345,3	10,3
площади под многолетними культурами	105,5	0,8
пастбища	3395,3	26,0
Леса	4138,0	31,7
Прочие земли	4061,3	31,2
ВСЕГО	13045,4*	100,0

* - без площади Антарктиды и Гренландии

Анализ таблицы позволяет сделать выводы:

1. с/х земли занимают всего 37 %, в том числе пашня – 11 %, при этом с пашни получают 88 % необходимых продуктов питания.

2. лесные земли занимают 32 % и выполняют прежде всего климатообразующую, водоохранную и лесохозяйственную роль, а в снабжении населения продуктами питания их роль можно оценить как сугубо вспомогательную.

3. прочие земли занимают 31 %. В эту категорию (по ФАО) включаются земли под жилой (городской и сельской) застройкой, под промышленными и инфраструктурными (дороги, каналы, аэропорты) сооружениями, горными выработками, т.е. антропогенные земли, которые составляют около 3 % площади мирового земельного фонда. Кроме того, в эту категорию включаются малопродуктивные и непродуктивные земли – пустыни, высокогорья, ледники и т.д.

Наибольший интерес представляют пахотные земли. Страны, обладающие наибольшей площадью пахотных земель, показаны в таблице 11.

Таблица 11. - Первая десятка стран по размерам площади пашни

Страна	Площадь пашни
млн га	в % к земельному фонду страны
США	185,7	20,3
Индия	166,1	55,9
Россия	130,3	7,7
Китай	92,5	9,9
Австралия	47,0	6,1
Канада	45,4	4,9
Бразилия	43,2	5,0
Казахстан	34,8	13,1
Украина	33,3	56,9
Нигерия	30,2	33,0

Кроме Индии и Украины наиболее распаханы территории Бангладеш и Дания, где этот показатель достигает 56-57 %.

По площади пастбищ особенно выделяются Австралия, Китай, США, Казахстан, Бразилия, Аргентина. В структуре земельного фонда боле 70 % пастбищ наблюдается в Казахстане и Монголии.

По площади прочих земель лидируют: Россия, Канада, Китай, Алжир, США и Ливия. По доле таких земель впереди всех Ливия (91 %) и Алжир (82 %).

Сравнительная характеристика земельного фонда России и Беларуси представлена в таблице 12.

Таблица 12. - Земельный фонд Беларуси и России

Категории земель	Республика Беларусь, %	Российская Федерация, %
С/х земли
Леса и прочие лесопокрытые земли
Под жилой, транспортной и промышленной застройкой
Прочие земли

С характеристикой структуры и размеров земельного фонда непосредственно связан показатель обеспеченности земельными ресурсами. Нетрудно подсчитать, что в 2000 г. при общей численности населения Земли около 6 млрд чел. и мировом земельном фонде чуть более 13 млрд га, этот показатель составляет 2,1 га. По душевой обеспеченности земельными ресурсами выделяется Австралия – 30 га/чел, СНГ – 8 га/чел, Южная Америка – 5,3 га/чел, Северная Америка – 4,5, Африка – 1,25, зарубежная Европа – 0,9, зарубежная Азия – 0,8.

Особое значение имеет показатель обеспеченности пахотными землями. Для всего мира сейчас он в среднем составляет 0,2 га/чел, при этом в Австралии и Океании – 1,8 га/чел., страны СНГ – 0,8 га/чел., Северная Америка – 0,6 га/чел., Южная Америка – 0,35 га/чел., Западная Европа – 0,25 га/чел., Африка – 0,22 га/чел., зарубежная Азия – 0,13 га/чел.

Современной тенденцией является сокращение обрабатываемых, и в частности пахотных земель. За период 1900-1990 гг. общая площадь с/х земель удвоилась, но численность населения растет быстрее. В результате обеспеченность пашней в 1950 г. составляла 0,48 га/чел., в 1990 г. – 0,28 га/чел., в 2000 г. – 0,2 га/чел. Но это только одна причина снижения удельной обеспеченности пашней. Другая заключается в растущей деградации почвенного покрова.

Под деградацией земельного, почвенного покрова понимают процесс его ухудшения и разрушения в результате негативного воздействия человеческой деятельности.

Такая деградация происходила на протяжении всей истории человечества. И в наши дни в результате деградации почвы из мирового с/х оборота ежегодно выбывает в среднем 8-10 млн га продуктивных земель. По оценке ООН, только прямые потери от деградации почвы составляют 40 млрд долл./год. Типы деградации земель отражает рисунок 30.

Рисунок 30. Типы деградации земель

Анализ диаграммы позволяет сделать следующие выводы:

- основной бич земельных ресурсов на планете – водная эрозия, связанная с разрушением и сносом почвенного покрова потоками воды. При этом более половины потерь в результате этого типа деградации земель в конце 80-х приходилось на 4 страны: Индию, Китай, США и СССР.

- в сумме на ветровую и водную эрозию приходится около 85 % общих потерь почвы.

Под физической деградацией понимают разрушение почвенного покрова при горных, строительных и других подобных работах. Химическая деградация – это загрязнение почв тяжелыми металлами и другими химическими соединениями.

Среди причин деградации почв (см. рисунок 31) особенно выделяется чрезмерное пастбищное скотоводство (перевыпас скота), наиболее характерное для стран Африки и Азии. Большую роль играют оскудение и вымирание лесов, а также нерациональное ведение сельского хозяйства, которое вызывает, например, вторичное засоление и заболачивание, разрушение почвы в результате неправильных севооборотов, применения тяжелой техники, неподходящих методов распашки и т.д.

Степень деградации почв может быть оценена как слабая, умеренная, высокая и очень высокая. Географическое распространение деградированных земель отражает рисунок 34.

Рисунок 31. Причины деградации почв

Общая площадь деградированных земель особенно велика в Азии, Африке и Южной Америке.

Рассмотрим факторы деградации земель более подробно.

Эрозия – разрушение почв. Выделяют водную и ветровую эрозию (см. рисунок 32).

Рисунок 32. Типы эрозии почв и ее последствия

Основные причины эрозии отражены на рисунке 33.

Рисунок 33. Причины эрозии

Рисунок 34. Распространение деградированных земель в мире

В Беларуси эродированы 550 тыс. га с/х земель. Преобладает водная эрозия. В результате эрозии на склонах с каждого 1 га ежегодно смывается около 18 т мелкозема, в т.ч. 120-200 кг гумуса. В зависимости от степени эродированности потери урожайности составляют от 5 до 60 %. В РФ эродированные земли составляют 50 млн га, а еще 120 млн га находятся под угрозой эродирования. Почвенная эрозия не только уменьшает плодородие и снижает урожайность. В результате почвенной эрозии гораздо быстрее заиливаются водохранилища, снижается возможности орошения и выработки электроэнергии.

С эрозией непосредственно связано истощение (дегумификация) почв – потеря почвой гумуса за счет его минерализации, удаления гумусового слоя или его части эрозионными процессами.

В целом истощение почв связано с изменением биогеохимического цикла углерода за счет уничтожения естественной растительности на пахотных землях. Исследования показали, что в черноземных почвах России запасы гумуса за 100 лет уменьшились на 25-30 %. Потеря гумуса происходит и при мелиорации торфяных почв. В ежегодном выражении это составляет 6-7 т/га с пашни.

Опустынивание (аридизация) – расширение площадей существующих пустынь. По разным оценкам, полупустыни и пустыни занимают около 1/3 части суши, а собственно пустыни – 1/5.

Рисунок 35. Распределение засушливых земель мира по крупным регионам (по Рио – 92)

На Азию и Африку приходятся почти 2/3 общей площади засушливых земель, затем следуют Северная Америка, Австралия, Южная Америка и Европа (см. рисунок 35).

В настоящее время под угрозой опустынивания, по разным оценкам, находятся от 30 до 40 млн км² суши. Очень высокая степень риска опустынивания угрожает территориям, площадью 3 млн га, расположенных преимущественно в Азии и Африке. Регионы с высокой степенью риска опустынивания занимают около 16,5 млн га, а с умеренной – 18 млн га.

Процессы опустынивания протекают с огромной скоростью – 7 км²/час или 7 млн га/год. Наиболее подвержены опустыниванию пастбищные земли. Считается, что опустынивание уже затронуло 70-80 % всех пастбищ, расположенных в засушливых районах.

На расширение пустынных территорий, несомненно, влияют и некоторые природные факторы, в частности, потепление климата. И тем не менее главным фактором опустынивания остается хозяйственная деятельность человека. К числу причин антропогенного опустынивания относят: перевыпас скота, вырубку лесов, чрезмерную и неправильную эксплуатацию обрабатываемых земель.

Перевыпас скота поставлен на первое место не случайно. Дело в том, что если в Европе 1 га пастбищ может прокормить 3-5 голов скота, то в Саудовской Аравии корм одному животному дают 50-60 га пастбищ. Поэтому увеличение поголовья домашнего скота, связанное с ростом численности населения, приводит к интенсификации процессов опустынивания.

В настоящее время в аридных районах мира проживает около 1 млрд чел., эти цифры убедительно говорят о том, насколько важно остановить или по крайней мере замедлить процессы опустынивания (см. рисунок 36). Еще в 1977 г. в Найроби на конференции ООН был принят «План борьбы с опустыниванием». Он включал в себя 28 рекомендаций, однако осуществить его удалось только частично из-за нехватки средств. Поэтому срок действия этого плана был продлен до 2015 г.

Рисунок 36. Борьба с опустыниванием в Африке

Засоление почв. В естественных условиях почвы засоляются через грунтовые воды, насыщенные солями. Если грунтовые воды расположены на небольшой глубине, в жарких и засушливых районах они поднимаются по почвенным капиллярам и испаряются. На поверхности почвы остаются все растворенные до этого в воде соли. Если грунтовые воды лежат на достаточно большой глубине, засоление почв не происходит. Сельскохозяйственная деятельность человека вызывает вторичное засоление почв. Ему подвержены орошаемые земли. Считается, что не менее 50 % площади орошаемых земель значительно засолено. В Пакистане доля засоленных земель достигает 75 %, Ираке – 50 %, США – 27 %, России – 17 %. Причиной вторичного засоления является избыточный полив, а современные оросительные системы строятся без гидроизоляции. Даже при слабой минерализации почвы урожайность сельскохозяйственных культур падает на 50-60 %. При этом засоленные почвы восстановлению не подлежат. К мерам борьбы с вторичным засолением относятся:

- заброс земель или замена верхнего горизонта почвы,

- совершенствование оросительных систем – вертикальный машинный дренаж для откачки грунтовых вод или горизонтальный дренаж с промывными полями.

Рисунок 37. Добыча полезных ископаемых открытым способом

Загрязнение почв – это внесение химических загрязнителей в количествах и концентрациях, превышающих способность почвы к их разложению и утилизации и приводящее к изменению физико-химических, агротехнических и биологических свойств почвы и снижению ее плодородия и качества производимой продукции.

Загрязнение почв происходит в результате:

- промышленной деятельности:

а) разработки полезных ископаемых (смотрите рисунок 37),

б) неорганических отходов и отбросов технологических процессов,

- эксплуатации транспорта,

- деятельности жилищно-коммунального хозяйства (свалки, смотрите рисунок 38),

- сельского хозяйства (внесение удобрений и пестицидов),

- загрязнения атмосферы и гидросферы.

Рисунок 38. Свалка бытовых отходов

Основными загрязняющими веществами, попадающими в почву, являются:

1) тяжелые металлы,

2) минеральные удобрения и пестициды,

3) радиоактивные вещества.

Значительную опасность представляет загрязнение почв тяжелыми металлами. В настоящее время в Беларуси осуществляется контроль содержания тяжелых металлов в почвах городов и сельхозугодий.

Загрязнение почв медью и цинком. Цинк является высокоподвижным биофильным и технофильным элементом широкого диапазона действия на живые организмы. Избыточное поступление цинка в организм сопровождается снижением уровня кальция в крови и костях, нарушением усвоения фосфора. Цинк обладает кумулятивным, канцерогенным и мутагенными эффектами, влияет на половую функцию у мужчин. Антропогенными источниками поступления цинка в окружающую среду являются: выбросы при высокотемпературных технологических процессах, сточные воды химических производств (в т.ч. производства химических волокон), деревообрабатывающего, текстильного, бумажного, цементного производств, а также рудников и металлургических комбинатов. Медь является биомикроэлементом, т.е. в небольших количествах медь содержится в тканях организма. Опасен не только избыток меди, но и ее недостаток. Недостаток меди приводит к опасности разрыва стенок кровеносных сосудов, анемии, увеличению сердечно-сосудистых заболеваний. При хронической интоксикации медью и ее солями возможны функциональные расстройства нервной системы, печени и почек. Антропогенными источниками меди являются металлургические и машиностроительные производства.

Всего в стране выявлено около 260 тыс. га сельхозугодий с высоким содержанием меди и 179 тыс. га с высоким содержанием цинка. Больше всего почв с высоким содержанием меди в Брестской и Гомельской областях, цинка – Минской, Гомельской и Брестской областях. Повышенные значения содержания цинка в почвах городов характерны для Гродно, Речицы, Бреста и Солигорска, меди – Минска и Орши.

Загрязнение свинцом. Для городов наиболее распространенным металлом в почвах является свинец. Около 90 % свинца поступает в организм человека с продуктами питания, другими путями являются вода и атмосферный воздух. Механизм токсического действия свинца заключается в блокировании функциональных групп белков, в т.ч. ферментов. Наиболее чувствительны к воздействию свинца быстрорастущие и эмбриональные клетки. Воздействие свинца на эмбрион приводит в последствии к психическим расстройствам и умственной отсталости у детей. Кроме того, свинец воздействует на кровеносную и пищеварительные системы, почки. Антропогенными источниками поступления свинца в биосферу являются: выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, сточные воды предприятий, металлургические производства. В Беларуси основными антропогенными источниками свинца являются: транспорт, производство хрустального стела, цемента. Повышенные концентрации свинца характерны для Минска, Орши, Слонима, Витебска, Волковыска.

Загрязнение почв пестицидами и минеральными удобрениями. Как уже отмечалось, пестициды обладают кумулятивным, токсическим, мутагенным и канцерогенным действием. Несмотря на снижение в последние годы объемов внесения пестицидов, опасность загрязнения ими почв Беларуси сохраняется как за счет передозировки, так и за счет остаточных количеств. Контроль содержания пестицидов производится по 8 наименованиям: ДДТ, ДДЭ, изомеры ГХЦГ, симазин+атразин, прометрин, ТХАН. Анализ взятых проб свидетельствует о снижении содержания этих веществ. очевидно, что это связано с уменьшением объемов внесения пестицидов и разложения ранее внесенных. Так, в 2005 г. пестицидная нагрузка в Могилевской области составила 0,46 кг/1 га сельхозугодий. Тем не менее, до сих пор в почвенных пробах фиксируется наличие ДДТ (препарат не применяется с 1974 г.), а в некоторых районах его концентрация до сих пор превышает ПДК.

К негативным последствиям применения минеральных удобрений является загрязнение почв, поверхностных и подземных вод, а также продуктов питания нитратами и нитритами. Нитраты являются компонентом минерального питания растений и в небольших количествах поступают в организм человека. Человеческий организм в небольших количествах способен нейтрализовать и переработать нитраты, опасность представляет их избыточное содержание в продуктах питания. Нитраты накапливаются, в основном, в корнях и стеблях растений. Листья и корнеплоды богаче нитратами, чем плоды. Наиболее интенсивно накапливают нитраты черная редька, столовая свекла, листовой салат, щавель, редиска, шпинат, сельдерей, петрушка, укроп. Считается, что злаки, фрукты, ягоды не накапливают опасные концентрации нитратов. В организме человека нитраты преобразуются в следующие соединения: нитриты, оксиды азота, аммиак. Наибольшую опасность представляют нитриты, которые вступают в реакцию с гемоглобином и вызывают недостаточное обеспечение кислородом тканей и органов человека. В Беларуси осуществляется постоянный контроль за сроками и объемами внесения азотных удобрений, однако на локальном уровне возможны превышения ПДК.

Радиоактивное загрязнение почв. Как известно, в результате аварии на ЧАЭС в 1986 г. 23,7 % территории Беларуси имело загрязнение более 37 кБк/м². в этих районах проживало около 2 млн чел. и находилось 3688 населенных пунктов. По расчетам уже к 2016 г. площадь загрязнения уменьшится до 16 % (т.е. в 1,5 раза), а к 2046 г. – до 10 %. В России, Беларуси и Украине ведется постоянный радиационный контроль, на основе которого осуществляется анализ и прогноз радиационной обстановки на территории этих стран.

Проблема накопления и утилизации твердых промышленных и бытовых отходов. Твердые промышленные отходы формируются на предприятиях. К твердым бытовым отходам относятся неиспользуемые материалы, накапливающиеся в домах и учреждениях. Ежегодно в Беларуси образуется около 20 млн т твердых отходов производства и потребления, из которых 88 % - твердые промышленные отходы (ТПО). Номенклатура ТПО включает около 800 наименований. Около 79 % общей масс ТПО составляют галитовые отходы и глинисто-солевые шламы калийных производств. Уровень утилизации ТПО в Беларуси относительно невысок – 16 %. При этом утилизация глинисто-солевых шламов и промышленного мусора составляет менее 0,1 %, а токсичных отходов – 33 %. Ежегодное образование твердых бытовых отходов (ТБО) составляет около 2 млн т.

В настоящее время в мировой практике используются три основных способа удаления отходов: сжигание, компостирование и складирование. Преобладающим способом в Беларуси является складирование. Складирование отходов в Беларуси ведется на 164 полигонах ТБО и 80 накопителях ТПО. Общая площадь земель, занятых полигонами ТПО, составляет около 3000 га, ТБО – 815 га. При этом местоположение, обустройство и условия эксплуатации 70 % полигонов не соответствуют нормативным требованиям, что усугубляет экологическую опасность этих объектов.

К основным факторам воздействия полигонов относятся:

Загрязнение поверхностных и грунтовых вод, которое происходит в результате поступления фильтратных вод, смыва с поверхности свалок растворенных веществ талыми и ливневыми водами. Поверхностные и грунтовые воды в зонах влияния полигонов характеризуются высокой минерализацией, щелочной реакцией, трансформированным соотношением ионов.

Загрязнение почв, которое происходит водным и воздушным путем. Выявлено, что в почвах полигонов наиболее интенсивно накапливаются цинк, медь и свинец, реже – никель. В аномально высоких количествах обнаруживаются также хром, молибден, кадмий и олово.

Дата добавления: 2015-05-31