Экологическое состояние недр

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования 

«Пензенская государственная технологическая академия»

Факультет биомедицинских и пищевых технологий и систем

Кафедра «Биология, биохимия и экология (ББиЭ)»

Дисциплина «Экология»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по теме

«Экологическое состояние недр»

 

 

 

 

 

Выполнил:

студентка группы 11БТ1б,

Вострокнутова К.А.

 

Проверил:

ст. преподаватель каф. ББиЭ

Мамелина Т.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

Пенза 2012

 

Оглавление

 

Введение

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, включенных 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 воз действия 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 пустых пород, вынутых из шахт — терриконов, достигающих высоты 50—80 м, а в отдельных случаях и более 100 м, объемом 2— 4 млн м2 (рис. 15.8). 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 воз действие практически  на все компоненты окружающей 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 среда испытывает значительные негативные изменения и при транспортировке минерального сырья, его переработке, строительстве горнорудных предприятий, подземных сооружений и т. д.

Важнейшие экологические факторы  почв

Эти факторы можно  разделить на физические и химические. К физическим относятся влажность, температура, структура и пористость.

Влажность, а точнее доступная влажность  для растений, зависит от сосущей  силы корневой системы растений и  от физического состояния самой  воды. Практически недоступна часть  пленочной воды, прочно связанная  с поверхностью частицы. Легко доступна свободная вода, но она довольно быстро уходит в глубокие горизонты, и прежде всего из крупных пор  быстро движущаяся вода, а затем из мелких — медленно движущаяся вода, связанная и капиллярная влага удерживается в почве длительное время.

Иными словами, доступность влаги  зависит от водоудерживающей способности  почв. Сила удерживающей способности  тем выше, чем почва глинистее  и чем она суше.

Температура почвы зависит от внешней  температуры, но, благодаря низкой теплопроводности почвы, температурный режим довольно стабилен и уже на глубине 0,3 м амплитуда колебания температуры менее 2 °С (Новиков, 1979), что важно для почвенных животных — нет необходимости перемещаться вверх-вниз в поисках более комфортной температуры. Суточные колебания ощутимы до глубины 1 м. Летом температура почвы ниже, а зимой — выше, чем воздуха.

Структура и пористость почвы обеспечивают ее хорошую аэрацию. В ней активно  перемещаются черви, особенно в глинистой, суглинистой и песчаной, увеличивая пористость. В плотных почвах затрудняется аэрация и кислород может стать лимитирующим фактором, однако большинство почвенных организмов способны жить и в плотных глинистых почвах.

Почвенные горизонты также являются средой жизни млекопитающих, например грызунов. Они живут в норах, глуби на которых может даже несколько превышать мощность почвенного горизонта.

Важнейшими экологическими факторами  являются и химические, такие как  реакция среды и засоленность.

Реакция среды — очень важный фактор для многих животных и растений. В сухом климате преобладают нейтральные и щелочные почвы, во влажных районах — кислые. Многие злаки дают лучший урожай на нейтральных и слабощелочных почвах (ячмень, пшеница), каковыми обычно являются черноземы.

Засоленными называют почвы с избыточным содержанием водорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов). Они возникают вследствие вторичного засоления почв при испарении грунтовых вод, уровень которых поднялся до почвенных горизонтов. Среди засоленных почв выделяют солончаки и солонцы, в  последних преобладают карбонаты натрия. Почвы эти щелочные — рН, соответственно, равен восьми и девяти.

Флора и фауна засоленных почв очень  специфичны. Растения здесь весьма устойчивы не только к концентрации, но и к составу солей, но разные растения приспособлены по-разному. Солеустойчивые растения называют галофитами. Один из галофитов так и называется — солерос и может выдерживать концентрацию солей свыше 20%. В то же время дожде вые черви даже при невысокой степени засоления длительный срок выдержать его не могут. Засоление почв приводит к падению урожайности сельхозкультур.

Классификация ресурсов

Ресурсы живых существ  можно разделить на незаменимые  и  взаимозаменяемые. Незаменимые  ресурсы—  это когда один не в  состоянии заменить другой, который  в свою очередь становится жестким лимитирующим фактором.

Ресурсы могут выступать лимитирующим фактором, поскольку никто не отменял  закона толерантности при использовании  компонентов среды как ресурсов. Здесь в полной мере, в особенности  относительно высших растений, действует закон независимости факторов В. Р. Вильямса, причем каждый из ресурсов (С02, Н20, К, S , Р, N и др.) добывается независимо от других и, зачастую, своим особым способом.

При высокой ресурсной обеспеченности незаменимые ресурсы вызывают явление  ингибирования — они становятся токсичными, превращаясь в лимитирующие факторы, выходящие за верхний предел толерантности к ним организмов. Например, в результате загрязнения почв создается избыток калия, кадмия и т. п. для растений, при вырубке леса — избыток света для тенелюбивых растений, и др.

Взаимозаменяемые ресурсы —  это когда любой из двух ресурсов можно заменить другим, при этом они могут быть и различного качества, т. е. взаимозаменяемость — это еще  не значит равноданность. Они могут  быть взаимодополняющими и антагонистическими.

Охрана и рациональное использование недр

Охрана и рациональное использование недр обеспечиваются за счет полного и комплексного геологического изучения недр и предотвращения самовольного их пользования; наиболее полного извлечения из недр и рационального использования запасов основных полезных ископаемых и попутных компонентов; предотвращения вредного влияния на окружающую среду работ, связанных с использованием недр; охраны месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других вредных воздействий; предотвращения загрязнения недр при подземном хранении нефти, газа и иных веществ, захоронении отходов производства.

Для предотвращения возможного истощения и сохранения запасов  недр необходимо соблюдать принцип наиболее полного извлечения из недр основных и попутных полезных ископаемых: ест повысить отдачу недр всего на 1%, можно дополнительно получить 9 млн т угля, около 9 млрд м3 газа, свыше 10 млн т нефти, около 3 млн т железной руды в год.

Одной из важных проблем, связанных с охраной и рациональным использованием недр, является комплексное, т. е. полное использование минерального сырья. Комплексное использование  сырья предусматривает извлечение из него всех содержащихся в нем  полезных компонентов, а также использование образующихся при этом отходов. Отходы при разработке недр разделяются на твердые («пустые» горные породы, минеральная пыль), жидкие (шахтные, карьерные и дренажные воды) и газообразные (газы, выделяемые из шахт и отвалов). Основные направления утилизации отходов и улучшения экологической обстановки — это использование их в качестве исходного сырья в промышленном и строительном производстве, в дорожном строительстве, для закладки выработанного пространства и для производства удобрений. Жидкие отходы после соответствующей очистки используют для хозяйственно-питьевого водоснабжения и орошения, газообразные — для отопления и газоснабжения.

Рекультивация (восстановление) земель — комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земельных участков в безопасное состояние. Объектами рекультивации нарушенных земель являются карьерные выемки, мульды оседания, провальные воронки, породные отвалы; земли, нарушенные при строительных работах; полигоны для депонирования твердых отходов; земли, нарушенные в результате загрязнения их жидкими и газообразными отходами. К основным направлениям рекультивации земель относятся лесохозяйственное, сельскохозяйственное, водохозяйственное, рекреационное, санитарно-гигиеническое и строительное.

При лесохозяйственном  направлении создаются лесопитомники, лесонасаждения общехозяйственного и  полезащитного направления. Сельскохозяйственное направление предусматривает создание сенокосов, пастбищ, многолетних насаждений, пашни и садовых участков. При водохозяйственном направлении создаются водоемы различного назначения, включая рыбоводческие. Рекреационное направление включает создание водоемов для оздоровительных целей, зон отдыха, туристических баз и спортивных сооружений. Санитарно-гигиеническое направление заключается в насаждении газоустойчивых растений и создании участков, закрепленных техническими средствами — латексными пленками и др. Строительное направление связано со строительством зданий, сооружений и других объектов промышленно-гражданского и иного назначения.

Рекультивация осуществляется последовательно или поэтапно и  включает технический, биологический  и строительный этапы. Технический  этап рекультивации означает предварительную  подготовку нарушенных территорий для  различных видов использования. В состав работ входят планировка поверхности отвалов, снятие, складирование, транспортировка и нанесение плодородного слоя почвы на рекультивируемые земли, формирование откосов выемок. На этапе технической рекультивации засыпают карьерные, строительные и другие выемки, в глубоких карьерах устраивают водоемы, полностью или частично разбирают отвалы, хвостохранилища, закладывают «пустыми» породами выработанные подземные пространства. После завершения процесса осадки поверхность выравнивают.

Биологический этап рекультивации  проводится после технического этапа  для создания растительного покрова  на подготовленных участках. На этом этапе  восстанавливается продуктивность нарушенных земель, формируется зеленый  ландшафт, создаются условия для обитания животных, растений, микроорганизмов, укрепляются насыпные грунты, предохраняя их от водной и ветровой эрозии, создаются сонокосно-пастбищные угодья, пашни и т. д.

Способы защиты почв от загрязнения

Основными способами  защиты от загрязнения почв являются защита их от водной и ветровой эрозии; организация севооборотов и системы обработки с целью повышения их плодородия; мелиоративные мероприятия, направленные на борьбу с заболачиванием, засолением почв; рекультивация нарушенного почвенного покрова; защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны — от уничтожения; предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота.

Борьба с эрозией  почв проводится на основе комплекса  мер, включающего землеустроительные, связанные с распределением угодий по степени их устойчивости к эрозионным процессам; агротехнические — почвозащитные севообороты, контурная система выращивания сельскохозяйственных культур, при которой задерживается водный сток, химические средства борьбы и др.; лесомелиоративные — полезащитные и водорегулирующие лесные полосы, лесные насаждения в оврагах и балках; гидротехнические— каскадные пруды и др. При этом следует учитывать, что гидротехнические мероприятия останавливают развитие эрозии на определенном участке сразу же после их реализации, агротехнические — через несколько лет, а лесомелиоративные — через 10-20 лет после их внедрения. Для почв, подверженных сильной эрозии, необходим весь комплекс противоэрозионных мер, включающий полосное земледелие — такую организацию сельскохозяйственной территории, при которой прямолинейные контуры полей чередуются с полезащитными лесными полосами; почвозащитные севообороты для защиты почв от дефляции; облесение оврагов; бесплужные системы обработки почв с применением культиваторов и плоскорезов; различные гидротехнические мероприятия — устройство каналов, валов, канав, террас, сооружения водотоков, лотков и др.