Воздействие на литосферу

Литосфера — верхняя твердая оболочка Земли. Челове­ческая деятельность влияет в основном на состояние самого верхнего слоя Земли, на почвенный покров. Он служит защит­ным слоем земной коры, в нем происходит газовый обмен между атмосферой и подземной частью гидросферы. Лито­сфера не обладает свойством быстрого рассеивания попадаю­щих в нее извне загрязнителей.

Почва — рыхлый слой поверхностных твердых пород вме­сте с включенными в него водами, воздухом, животными орга­низмами и продуктами их жизнедеятельности.

Площадь земельного фонда России составляет 1709,8 млн га. Его структура по категориям земель отражена на рис. 5.33.

Анализ качественного состояния земель показывает, что такие процессы, как опустынивание, переувлажнение, забо­лачивание, подтопление, затопление, зарастание кустарни­ком и мелколесьем, ослабление функций плодородного слоя почвы (гумоса), засоление и промышленное использование, существенно снижают площади земель сельскохозяйствен­ного назначения, качественное состояние почв. Для урбани­зированных территорий наиболее характерными являются такие проявления, как разрушение почвенного покрова, химическое загрязнение и захламление земель промышленными и бытовыми отходами.

Химическое загрязнение почв обусловлено следующими причинами:

• атмосферным переносом загрязняющих веществ (тяже­лые металлы, кислотные осадки);

• сельскохозяйственным загрязнением (удобрения, пес­тициды);

• наземным загрязнением (производственные и быто­вые отходы, отвалы топливно-энергетических комплексов, загрязнение нефтью и нефтепродуктами).

Тяжелые металлы поступают в почву (табл. 5.21) преиму­щественно из атмосферы с выбросами промышленных пред­приятий. Из атмосферы в почву тяжелые металлы попадают чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяются, переходя в гидроксиды, карбонат или форму обменных катионов.

Таблица 5.21

Города России с разной категорией опасности загрязнения почв металлами

Населенный пункт	Год наблюде­ния	Зона обследо­вания вокруг предприятий-источников загрязнений радиусом, км	Приоритетные металлы
Опасная категория загрязнения
Белово	1990	0-5	Цинк, кадмий, свинец, медь
Кировоград	2003	0-5	Цинк, свинец, медь, кадмий
Мончегорск	1997	Территория города	Никель, медь
Нижний Нов­город	2003	Сормовский район	Свинец, медь, хром, никель
Рудная При­стань	1991	0-5	Свинец, кадмий, кобальт, цинк
Свирск	2004	Участок много­летних наблю­дений — 0,5	Свинец, цинк, медь, хром
Умеренно опасная категория загрязнения
Асбест	2004	Территория города	Никель, хром, цинк
Дальнегорск	1990	0-5	Свинец, цинк, медь
Екатеринбург	2000	Территория города	Медь, цинк, хром, никель, свинец
Ижевск	2004	Территория города	Свинец, цинк, молибден
Нижний Тагил	2001	0-1	Медь, свинец, цинк
Орск	1990	Территория города	Кобальт, никель, хром, молибден
Первоуральск	2004	Территория города	Медь, свинец, цинк, кадмий
Свирск	2002	0-1	Свинец, цинк
Череповец	1991	Территория города	Хром, никель, цинк, медь

Наибольшую опасность в результате седиментации токсич­ных веществ из атмосферы представляют предприятия цвет­ной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20—50 км, а превышение ПД К достигает 100 раз. Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содер­жащие тетраэтилсвинец, ртуть, диоксины, бенз[а]пирен и т.п. Выбросы ТЭС содержат бенз[а]пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества. Зоны загрязнения около трубы имеют радиусы 5 км и более.

На европейской территории России за 2000 г. с осадками выпало следующее количество загрязняющих литосферу веществ: оксидов серы и азота — 2,4 млн т, свинца и его соеди­нений 2,739 тыс. т, ртути — 68,8 т, бенз[а]пирена — 80 т.

Важным показателем почв является их кислотность. Источ­никами кислот и оснований являются продукты распада органических соединений, гидролиз неорганических соеди­нений и загрязнения, вносимые в почву из атмосферы и гид­росферы. В зависимости от величины рН почвы относятся к кислым (рН < 7) и щелочным (рН > 7).

Подкисление почвы способствует переходу соединений тяжелых металлов в растворимые соединения. Соединения тяжелых металлов и повышенная кислотность обладают синергетическим действием на растения.

Песчаные почвы устойчивы к загрязнению, они не обла­дают способностью связывания тяжелых металлов, легко про­пускают их через себя с фильтрующимися водами. На таких почвах возрастает опасность загрязнения подземных вод.

Глинистые почвы обладают способностью прочно связы­вать тяжелые металлы, предохраняя от загрязнения грунто­вые воды, растительность. Так, например, общее количество свинца, которое может задержать метровый слой такой почвы на одном гектаре, достигает 500—600 т.

Закисление почвы снижает скорость разложения органи­ческих веществ, так как большинство почвенных бактерий и грибков угнетаются в кислой среде. Степень кислотности влияет на растворимость алюминия в почвенном слое. Алю­миний широко распространен в земной коре, присутствует в значительных количествах во многих почвенных минералах, входит в состав глинистых почв (каолин). При повышении кислотности происходит растворение соединений алюминия и переход в раствор. Образующиеся соединения обладают токсичностью для корневой системы растений.

Распространенными загрязнителями почвы являются пестициды и родственные им соединения. Без их примене­ния потери урожая от сорняков, вредителей и болезней могут достигать 60%. В мире производится около 1500 наименова­ний пестицидов. В окружающую среду поступают все пести­циды, производимые мировой промышленностью. В то же время они наносят вред живым организмам.

Для оценки относительной опасности того или иного пес­тицида ввели характеристику «продолжительность жизни» его в биосфере.

По этому параметру выделяют несколько групп пес­тицидов — препараты с продолжительностью сохранения в окружающей среде 18, 12, 6, 3 и менее 3 месяцев. Наибо­лее стабильны в природе (сохраняются в течение несколь­ких лет) хлорорганические пестициды. Они накапливаются в пищевых цепях.

Нефть представляет собой один из наиболее крупных видов органических загрязнителей литосферы. В состав нефти вхо­дит более 150 различных углеводородов (75% общего состава нефти). Кроме того, в нефти содержатся азот, сера, кислород­содержащие соединения и в зависимости от ее месторождения в ней могут также присутствовать железо, никель и медь.

Нефть и нефтепродукты попадают в почву при различных обстоятельствах: при разведке и добыче, при авариях на неф­тепроводах, на транспорте, на нефтебазах и бензозаправках.

Нефтяное загрязнение почв относится к числу наиболее опасных, поскольку оно принципиально изменяет свойства почв. Нефть обволакивает почвенные частицы, в результате чего почва не смачивается водой, гибнет микрофлора, расте­ния не получают должного питания. Частицы почвы слипа­ются, а сама нефть постепенно переходит в иное состояние, ее фракции становятся более окисленными, затвердевают, и при высоких уровнях загрязнения почва напоминает асфальто - подобную массу.

Остановимся на загрязнении почвы промышленными и бытовыми отходами. Ежегодно из недр Земли извлекается огромное количество горной массы, вовлекается в оборот около трети, используется в производстве около 7% объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапли­вается в отвалах.

Примерами значительного накопления отходов, связан­ных с добычей полезных ископаемых, могут служить терриконы угольных шахт, отвалы вблизи карьеров при наземной добыче руд. Наиболее остро стоит вопрос утилизации отходов в угольной промышленности, поскольку на некоторых шах­тах добыча 1 тыс. т угля сопровождается подъемом из шахт до 800 т породы, идущей в отвал.

Отвалы различных производств, топливно-энергетиче­ских комплексов занимают немалые площади, выводя из поль­зования земельные угодья, и представляют опасность для окружающей природной среды. Так, например, отвалы мно­гих горных пород содержат пирит FeS₂, который самопроиз­вольно на воздухе окисляется до серной кислоты, и в период дождей или снеготаяния образуются сильно загрязненные кислотные территории.

Ежегодно отмечается рост количества образовавшихся отходов: 2002 г. - 2034,9 млн т, 2003 г. - 2613,5, 2004 г. -2634,9 млн т. Более половины объема промышленных отходов (рис. 5.34) приходится на угольную отрасль; около трети — на металлургическое производство. Источниками загрязнения соединениями фтора являются алюминиевые заводы в Брат­ске, Иркутске и др., предприятия по производству фосфор­ных удобрений и т.п.

В настоящее время одной из самых острых проблем явля­ется утилизация и захоронение радиоактивных отходов АЭС. Опасны и значительны отходы сельскохозяйственного про­изводства — навоз, остатки ядохимикатов, кладбища живот­ных.

Распределение отходов по классам опасности представлено на рис. 5.35. Отходы V класса опасности (практически неопас­ные) составляют 90%, IV класса (малоопасные) — 9%.

Оценивая динамику изменения количества образовав­шихся токсичных отходов (рис. 5.36), можно сделать вывод о постоянном росте этого показателя в промышленности Рос­сии: с 82,6 млн т в 1996 г. до 139,5 млн т в 2001 г., эта тенден­ция продолжается и в настоящее время.

Практически весь объем образующихся токсичных отходов (95%) имеет промышленное происхождение, а остальные (5%) отходы этой категории распределяются почти поровну между сельским хозяйством (3,7 млн т) и ЖКХ (3,4 млн т). По дан­ным Госкомстата России, к 2000 г. в стране уже было накоп­лено 2 млрд. т токсичных отходов.

Ежегодно в России образуется около 150 млн м³ (30 млн т) твердых бытовых отходов.

По прогнозам ежегодное накопление ТБО возрастет до 200 млн м³, что объясняется увели­чением доли тары и упаковки в массе продуктов и товаров. К ТБО относятся бумага и картон, полимерные материалы, стекло, древесина, металлы и др.

Эффективность использования и обезвреживания отхо­дов составляет около 50% (ТБО — 3%). В России имеется 2,9 тыс. мест захоронения токсичных отходов общей площа­дью 22 тыс. га.

В связи с недостаточным количеством полигонов для скла­дирования и захоронения промышленных и бытовых отхо­дов широко распространена практика размещения их в местах неорганизованного складирования, что представляет особую опасность для окружающей среды.

В табл. 5.22 приведены основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического загрязне­ния почвы.

Таблица 5.22