Ekologia_i_ustoychivoe_razvitie / Teory / T7_3

Т7_3  7.3 Характеристика природных ресурсов Земли

           Земля представляет собой сложную систему, состоящую из нескольких таких называемых геосфер, которые находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. Такими геосферами являются литосфера, педосфера (почвенный покров), гидросфера, атмосфера и газы Земли, биосфера. Все они имеют свои характерные особенности, от которых зависят методы использования их ресурсов и богатств.

2.3.1 Ресурсы литосферы. Земная кора и верхняя мантия подразделяются на литосферу - жесткий слой и астеносферу - пластичный вязкий слой, способный к течению и перемещению под воздействием внутриземных напряжений. Граница между литосферой и астеносферой не является жесткой. Таким образом, литосфера включает в себя земную кору, именующуюся иногда сиалической оболочкой (так как она состоит главным образом из алюмосиликатов), и верхнюю часть мантии - астеносферу.

В строении земной коры резко выделяются два этажа: верхний осадочный и нижний складчатый, кристаллический, сложенный гранитными и базальтовыми породами. В настоящее время осадочные породы составляют около 6% общей массы континентальной коры. Мощность осадочных пород колеблется от нескольких метров до 20 км и более в осадочных бассейнах (Прикаспийская впадина, район Мексиканского залива).

В 1889 году американский геохимик Д. Кларк, проанализировав 6000 образцов горных пород, впервые рассчитал среднее содержание химических элементов в земной коре. Наиболее распространены в литосфере (до глубины 16 км) кислород (47 %), кремний (29,5%), алюминий (8,05%), железо (4,65%), кальций (2,96%), калий (2,5%), натрий (2,5%), магний (1,87%) (рисунок 7.1). На долю этих элементов приходится более 99% массы литосферы.

На поверхности коры выветривания происходят процессы разрушения структуры и текстуры состава минералов и пород, превращение их в рыхлые отложения остаточной и аккумулятивной коры выветривания и почвообразования. При этом происходит перегруппировка элементов и минеральных веществ и образование множества других минералов. Эрозия и денудация постоянно обновляют поверхность суши, в ландшафты поступают продукты поверхностного сноса литогенного, гидрогенного и биогенного вещества, совершается непрерывный круговорот элементов в системе кора выветривания - почва - вода - растение.

Актуальность экологического изучения литосферы обусловленная тем, что литосфера является средой всех минеральных ресурсов, одним из основных объектов антропогенной деятельности (составных природной среды), через значительные изменения которой развивается глобальный экологический кризис.

Человек тесно связан с литосферой с тех пор, как он впервые обратился к каменным материалам и природным водам для удовлетворения своих потребностей. Сначала его геологическая деятельность была ограничена только самой поверхностью земли, затем человек стал добывать металлы, нефть, уголь, артезианские воды. В настоящее время на поверхность земли доставляются многие миллионы тонн полезных ископаемых, выкачиваются пресные и минерализованные воды, накапливаются многочисленные отходы горных и других отраслей промышленности, которые ухудшают состояние окружающей среды, загрязняют ее техногенными продуктами.

Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна отходов, в том числе более 50 кг полимерных, трудноразлагаемых.

Весьма актуальной является проблема захоронения и складирования отходов производства и потребления в хвостохранилищах, золошлакохранилищах, свалках, полигонах, прудах-испарителях, прудах-накопителях и т.д. Изменения в геологической среде часто вызывают обвалы, оползни, деформации оснований фундаментов. Динамические нагрузки, вибрации приводят к опусканию поверхности земли. Эрозия почвы является естественным геологическим процессом. Вместе с тем человек часто создает условия для ускорения процессов эрозии (неправильная ирригация, нарушение агротехники, вырубка лесов и т.д.). Плохо контролируемая ирригация, нерациональное использование пастбищ, вырубка леса часто ведут к образованию болот и пустынь. По подсчетам специалистов ООН, площадь "искусственных" пустынь превышает 9 млн. км2. Деятельность человека приводит к загрязнению земли продуктами техногенеза, нарушению естественной миграции химических элементов в литосфере.

2.3.2 Ресурсы гидросферы.

Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли. В общем виде принято деление гидросферы на Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96% объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2% — подземные воды, около 2% — льды и снега, около 0,02% — поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу.

Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Эта геосфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой.

Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре.

Для рационального использования природных вод большое значение имеют классификация их по генезису и химическому составу, определение наличия в них растворенных солей и токсичных металлов, радиоактивных элементов, нерастворимых осадков, газов, питательных веществ, органических соединений, пестицидов и т.д.

В зависимости от происхождения природные воды классифицируются на атмосферные, поверхностные, подземные, термальные.

Атмосферные жидкие воды представляют собой водяной пар, находящийся в воздухе. Изучение атмосферных осадков представляет большой научный и практический интерес, так как по его результатам можно судить о выбросах в воздух соединений азота, серы и других элементов, определять их количество, характер воздействия на экосистемы, осуществлять мероприятия по предотвращению экологически неблагоприятных явлений.

Поверхностные воды - это воды, циркулирующие и находящиеся на поверхности земли - дождевые, речные, озерные, снеговые, ледниковые, болотные и другие. С ними связаны все геологические, геофизические, геохимические и биологические процессы в биосфере. С поверхностными водами связаны процессы эрозии, переноса веществ в растворенном и взвешенном состоянии.

Почвенные воды - это часть атмосферных осадков, которая не успевает испариться или не захватывается стоком и живыми организмами, просачивается в почву, образуя различные виды почвенных вод. Особенно большое значение изучение почвенных вод приобрело в связи с необходимостью решения проблем плодородия почв, осушения заболоченных земель, обводнения территорий в засушливых областях, а также в связи с исследованием инженерно-строительных и технологических свойств почвогрунтов.

Подземные воды - это воды, находящиеся в горных породах литосферы в любых контактах с последними (в гигроскопичной форме, гравитационной, водных растворов, коллоидных систем, в структуре минералов и т.п.). Подземным водам принадлежит исключительно важная роль в геологических и геохимических процессах земной коры.

Они находятся в тесном взаимодействии с горными породами, участвуют в различных процессах их изменения и в химических реакциях. Выделяют грунтовые и глубинные воды, в том числе напорные и безнапорные, межпластовые, трещинные, карстовые и другие.

Интенсивное влияние деятельности человека на водные ресурсы проявляется в прогрессирующем увеличении потребления воды, загрязнении водных источников тяжелыми металлами, радиоактивными отходами, пестицидами и минеральными удобрениями, нефтью и нефтепродуктами, синтетическими моющими веществами и т.п.

Водные ресурсы Казахстана зависят в большой степени от речного и озерного стоков. Ледники являются основным источником питания рек Казахстана. Всего в горах Казахстана выявлено 2724 ледника с общей площадью оледенения 2033,3 кв м. Почти половина всей площади оледенения приходится на горы Джунгарского Алатау (более 1 тыс. кв м ).

На территории Казахстана насчитывается 85 022 реки и временных водотока. К наиболее значительным рекам относятся реки Урал, Ишим, Тобол, Илек, Шу,Торгай, Сарысу, Талас, Нура, Эмба и др. В Казахстане имеется 48 262 озера; наиболее крупными являются Балхаш, Тениз, Алаколь, Маркаколь. Общий объем уровня воды в озерах Казахстана составляет более 190 кв км. С юго-запада и западной части территория Казахстана омывается изолированными водоемами Каспийского и Аральского морей.

2.3.3 Ресурсы атмосферы (газы Земли). Природные газы выделяются по условиям нахождения в окружающей среде, по химическому составу, формам проявления (очаги, скопления), по происхождению (биохимические, радиоактивные, космические). В химическом составе природных газов содержится большое количество компонентов. Это метан и другие газообразные углеводороды, оксид углерода (II и IV), азот, кислород, аргон, оксид серы (IV), фториды, хлор, аммиак, пар и ряд других газов. В таблице 7.1 показаны основные природные газы Земли.

Таблица 7.1         Газовый состав геосфер Земли

Газы различных геосфер Газы, встречающиеся в значительных количествах    Газы, встречающиеся в малых количествах Атмосфера тропосфера азот, кислород, аргон, углекислый газ озон, оксид азота (IV), вода, водород и др. земная поверхность азот, кислород, аргон, углекислый газ метан, оксид азота (I), оксид углерода (II), водород Биосфера болотные метан, азот, углекислый газ, кислород оксид азота (I), оксид углерода (II), водород, аммиак нефтяные месторождения метан, тяжелые углеводороды азот, углекислый газ, сероводород, гелий газовые месторождения метан, азот, тяжелые углеводороды, углекислый газ, водород гелий, водород, инертные газы угольные месторождения метан, углекислый газ, сероводород, аммиак тяжелые углеводороды, инертные газы Гидросфера поверхностные воды азот, кислород, водород, аргон, углекислый газ инертные газы океанические воды азот, кислород, аргон, углекислый газ инертные газы подземные воды азот, метан, углекислый газ, водород инертные газы, сероводород минеральные воды сероводород, углекислый газ, азот, радон инертные газы Литосфера основные изверженные породы азот, углекислый газ, метан, водород, сероводород, гелий, оксид углерода (II) тяжелые углеводороды, инертные газы вулканические породы азот, углекислый газ, метан, водород, сероводород, гелий, оксид углерода (II), сернистый газ, хлороводород, фтороводород, аммиак и др. тяжелые углеводороды, инертные газы соленосные породы азот, углекислый газ, метан, водород, сероводород, тяжелые углеводороды инертные газы                        Большой интерес с точки зрения промышленного использования представляют газы земной коры.

           Они делятся на следующие виды.

            Газы нефтяных месторождений. В них присутствуют кроме метана более тяжелые углеводороды, содержание которых бывает разным: от десятых долей до нескольких десятков процентов. Нефть в Казахстане содержит большое количество газообразных парафинов.

            Газы самостоятельных газовых скоплений. Они характеризуются преимущественно наличием метана (до 98%), а процент тяжелых углеводородов весьма невелик (1...4%) и лишь в месторождениях, где имеется нефть, их содержание составляет 8...12%.

          Газы угольных месторождений. Их образование связано с метаморфизмом угля, которое сопровождается существенным преобразованием органического материала. Главным компонентом этих газов является метан. В свободном газе угольных месторождений количество тяжелых углеводородов не превышает 10-2%.

           Болотные и торфяные газы. Они образуются в осадочных породах с мощным скоплением органических веществ; состоят из метана и азота. В осадках с незначительным слоем илистых веществ присутствуют в основном азотные и азотно-метановые газы, количество которых в большинстве случае не велико. Тяжелые углеводороды и водород в торфяных и болотных газах обнаруживаются редко.

           Газы почв. Они состоят из углекислого газа (продукта окисления органических остатков), азота (воздушного происхождения), кислорода и инертных газов. В числе микрокомпонентов можно назвать метан, угарный газ, сероводород, аммиак и летучие органические вещества (эфир и другие).

         Газы радиоактивного происхождения. Они образуются в результате радиоактивного распада химических элементов. При радиоактивном распаде образуется гелий, аргон, радон, ряд других газов.

          Газы ионизации. Ионизацию могут вызывать альфа-, бета- и гамма - лучи радиоактивных элементов, катодные и анодные, рентгеновские лучи. Ионизация также может происходить при нагревании газов. При ионизации газов кроме электронов и ионов образуют свободные атомы и радикалы, которые играют важную роль в химических процессах.

Выделяют следующие виды техногенного воздействия на атмосферу: увеличение техногенного запыления атмосферы, загрязнение ее аэрозолями и токсичными элементами; увеличение концентрации углекислого газа; нарушение баланса в атмосфере кислорода, озона, азота и других газов; истощение озонового слоя.