Вторичное засоление и заболачивание почв
В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоленияи развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.
Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания (обработка грунтов натриевой солью для борьбы с просачиванием воды сквозь грунт в оросительных каналах, водоемах, в земляных плотинах и дамбах) подвержено 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 почвнаблюдается 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 (оглеение проявляется в холодных сизых, голубых или зеленоватых тонах окраски и является результатом восстановительной мобилизации железа в условиях периодически застойного переувлажнения) 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. 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 различны. 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, засоляются 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”.
|
|
|
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.
Причина катастрофического положения в Сахеле обусловлена сочетанием двух факторов:
1) усилением воздействия человека на природные экосистемы с целью обеспечения продовольствием быстро растущего населения;
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, 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.
Нынешняя территория Петербурга расположена в пределах зоны сочленения Балтийского щита с Русской плитой - через него проходят четыре тектонических разлома. Ни в одном из городов России и мира нет такой тектонической напряженности.
Город расположен на границе двух геологических структур: Балтийского кристаллического щита и Русской плиты, сложенной преимущественно осадочными породами. Сильно смятые метаморфизованные породы щита (граниты, гнейсы) залегают на глубине до 200 м. Сверху они перекрыты осадочным чехлом, в разрезе которого выделяются две толщи: нижняя представлена уплотненными и практически обезвоженными глинами и песчаниками кембрия и венда, верхняя состоит из песчано-глинистых грунтов четвертичного возраста. Четвертичные отложения образованы в результате многократного чередования ледниковых и межледниковых эпох, что обусловило сложные геологические и гидрогеологические условия строения территории.
|
|
|
Рельеф территории сформировался в результате действия ледника и талых вод, образовавших многочисленные озера. В результате подъемов и опусканий суши в зоне Балтийского щита уровни ледниковых озер часто колебались. Большая часть территории города расположена на высоте 2-3 м над уровнем моря, при этом правый и левый берег Невы значительно различаются по характеру рельефа. Наиболее высокий правый берег Невы отличается пересеченным рельефом, с большой площадью зеленых насаждений, озер и прудов. Для левобережного района города вплоть до Пулковских высот характерен более плоский ландшафт, с высотами, не превышающими 2-5 м над уровнем моря.
Биогаз (болотный газ) представляет собой смесь газов, образующихся при микробиологическом разложении растительных остатков в природных условиях без доступа воздуха, обладает свойствами горючести и содержит от 20 до 95% метана. Также в биогазе присутствует незначительное количество CO2 и N2.
Процессы газообразования на территории города происходят как в условиях естественных природных (болотных) ландшафтов, так и в условиях антропогенно-измененных ландшафтов. В процессе подготовки площадей под застройку нередко происходит засыпка водотоков и свалок с последующим уплотнением поверхностного слоя грунтов бетонными плитами, строительным мусором, твердыми бытовыми отходами, асфальтовым покрытием и т.д., что значительно понижает изначальную проницаемость грунтов. При этом на отдельных фрагментах засыпанной территории (палеореки и озера, болота, каналы, свалки и т.д.) с первоначальным обилием органического вещества и повышенной влажностью грунтов сохраняются благоприятные условия для активного газообразования
Накапливающийся в грунте биогаз в определенный момент времени под давлением может прорвать вышележащую толщу в ближайшем ослабленном месте, реализуясь в виде газо-грязевого выброса, или же будет накапливаться в близлежащих подземных сооружениях, в том числе и подвалах. Особенно опасным считается накопление метана, при определенных концентрациях которого в атмосферном воздухе смесь становится горючей и даже взрывоопасной.
Неотектоническая активность на территории Санкт-Петербурга проявляется в колебательных движениях земной поверхности разной направленности, амплитуды, скорости, частоты и масштабности, что приводит к существенному изменению механических свойств несущих грунтов и пород, вплоть до образования плывунов.
Неотектоническая активность в Санкт-Петербурге локализована в современных тектонических зонах, которые картируются либо по результатам бурения скважин, либо по геофизическим данным. Территория города ранжирована на три класса. Наивысший ранг для неотектонической опасности присвоен участкам пересечения двух тектонических зон. Участки, расположенные в пределах одной тектонической зоны, имеют меньший потенциал неотектонической опасности. Низший ранг определен для участков, находящихся за пределами влияния современных тектонических зон.
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.
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, и т.п. Так, 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 на 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 загрязнениеокружающей природной среды.
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 представляют собой скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной. Для них характерно отсутствие вращения и опрокидывания смещающихся масс. Оползни — частое явление 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, воронки, колодцы и др. 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.
Наличие карстовых форм рельефа накладывает большие ограничения на наземное строительство. В Санкт-Петербурге карстовые процессы проявлены в южных районах (Красносельский и Пушкинский), на территории которых развиты карбонатные породы ордовика. Территория города по этому признаку ранжируется на два класса: площади потенциального карстообразования или развития локального карста и площади, на которых карбонатные породы не развиты.
Подтопление.Процесс подтопления - яркий пример ответной реакции природной среды на действие антропогенных факторов. Впервые он привлёк 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.
К основным факторам климатических изменений, оказывающим наибольшее воздействие на увеличение числа и частоты возникновения перечисленных опасных явлений и процессов, относятся повышение уровня воды в Балтийском море и Финском заливе, увеличение интенсивности и количества выпадающих осадков, смещение сроков установления ледового покрова и некоторые другие.
Береговая абразия – разрушение берега под воздействием морских волн, течений и льда. При разрушении берегов, сложенных рыхлыми породами, абразионный процесс носит название размыва.
Основными причинами проявления процесса абразии являются геологическое строение береговой зоны, современный тектонический режим, особенности рельефа берегов и подводного берегового склона, а также комплекс гидрометеорологических факторов. Экстремальные размывы берегов происходят при воздействии на берег штормового волнения в условиях нагонов при отсутствии ледового покрова.
Негативное воздействие на устойчивость берегов оказывают также техногенные процессы (подводная добыча песчаного материала, строительство гидротехнических сооружений, отсутствие научно-обоснованной стратегии берегозащиты, строительство объектов рекреационной инфраструктуры и стихийные меры по берегозащите в прибрежной полосе и т.д.).
В пределах Санкт-Петербурга общая протяженность берегов Финского залива составляет 190 км. В настоящее время в пределах Курортного района берега Финского залива размываются и отступают на значительном протяжении. Так, средняя скорость размыва берегов составляет около 0.5 м/год, на отдельных участках берега в пос. Ушково, Комарово, Репино, на м. Дубовской – 0,8-1,0 м/год. Максимальные скорости размыва берега (до 1.8 м/год) наблюдаются на участке берега к востоку от устья р. Приветная, а минимальные размывы характерны для песчаных пляжей пос. Солнечное – г. Сестрорецк. В береговой зоне Невской губы абразия берегов не столь интенсивна – активный размыв (со скоростью около 1,5 м) затрагивает отдельные участки северного берега Невской губы, включая пляж им. 300-летия Санкт-Петербурга.
Фактор риска подтопления территории Санкт-Петербурга за счёт подземных вод связан, в первую очередь, с залегающим первым от поверхности горизонтом безнапорных грунтовых вод. Данный водоносный горизонт на территории Санкт-Петербурга развит практически повсеместно и характеризуется высоким уровнем стояния грунтовых вод, что в определенных условиях может привести к подтоплению заглубленных сооружений (подвалов зданий, фундаментов, подземных переходов, гаражей и др.).
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, возникнет 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 изо 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.
Эндогенными называют процессы, вызванные преимущественно внутренними силами Земли и происходящие в ее недрах. Они обусловлены энергией, выделяемой при развитии вещества Земли, действием силы тяжести и сил, возникающих при вращении Земли, а проявляются в виде тектонических движений (медленные поднятия и опускания земной коры, складчатости, образование крупных элементов рельефа, землетрясения), процессов магматизма (выплавления, перемещения и застывания магмы), метаморфизма горных пород и формирования месторождений полезных ископаемых
Экзогенными геодинамическими процессаминазывают процессы, которые происходят на поверхности Земли или на небольшой глубине в земной коре и обусловлены энергией солнечного излучения, гравитационной силой и жизнедеятельностью организмов. Сущность экзогенных процессов сводится к следующему
- выветривание - механическое разрушение горных пород и химическое преобразование слагающих их минералов;
- денудация - удаление и перенос разрыхленных и растворенных продуктов разрушения горных пород водой, ветром и льдом. Большое влияние на ее темпы и характер оказывают размах и скорость тектонических движений, а также климатические условия территории. Преобладание денудации над тектоническим поднятием со временем приводит к снижению абсолютных и относительных высот региона и общему нивелированию рельефа;
- аккумуляция - отложение этих продуктов в виде осадков на суше или на дне водных бассейнов.
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 трлн. 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.
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.
Радон является радиоактивным газом, который образуется в процессе естественного радиоактивного распада пород, содержащих уран. Как правило, на поверхности земли радон не накапливается, т.к. тяжелее воздуха в 7,5 раза.
Для населения радон и продукты его распада представляют потенциальную опасность из-за способности концентрироваться в воздухе помещений – обычно закрытых подвальных помещений или первых этажей зданий. Большая концентрация радона наблюдается на курорте Мацеста, в Сочи. Обычно радон сопряжен с гранитами.
Состояние почв, грунтов имеет важнейшее значение для оценки экологического состояния той или иной территории, так как почвы представляют интерес как интегральный показатель экологического состояния окружающей среды и как источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. По распространенности и токсикологическому воздействию различается загрязнение почв неорганическими и органическими токсикантами. Уровень загрязнения почв крайне неоднородный и определяется как историческими факторами, связанными с развитием города, так и техногенным воздействием.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 572; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!