Литосфера как составная часть Земной коры

Лес - это особый, неизмеримо добрый и бесконечно щедрый организм, который не просит ничего для поддержания своего существования и великодушно рассыпает продукты собственной жизнедеятельности, он берет под защиту все живые существа и предлагает тень даже лесорубу, который губит его. (С. Гаутама, основоположник буддизма).

Согласно нормам лесного законодательства, принятых большинством стран, леса делятся на три группы:

 

Леса, выполняющие водоохранные (запретные полосы по берегам рек, озер и т. д.), защитные (противоэрозионные леса, государственные лесозащитные полосы), санитарно-гигиенические и оздоровительные (леса заповедников и национальных парков) функции;

Леса защитного и ограничено эксплуатационного значения - лесные массивы в густонаселенных районах и местностях с ограниченными лесными ресурсами;

Леса эксплуатационные - тайга, тропические леса.

В лесах первой и второй групп (а именно такие есть на территории Украины) запрещается заготовка древесины, здесь допускаются лишь так называемые санитарные рубки, когда вырубаются только больные и засохшие деревья. А вообще в лесоводов есть давнее хорошо правило: «Срубил дерево - посади два новых!

 

«Другие» земли делятся на две группы:

 

Малопригодны для сельского хозяйства земли - пустыни, горы, тундра, овраги и т.д., некоторые из них могут быть освоены, но с большими материальными и финансовыми затратами;

Заселены и застроены территории, то есть такие, которые уже нельзя использовать то иначе.

Рекультивация нарушенных земель.

В результате хозяйственной деятельности человека образуются нарушенные земли, утратившие свою хозяйственную ценность, а иногда даже стали источником загрязнения природной среды. Всего нарушают землю открытые горные выработки (карьеры). В Криворожском регионе, например, большие площади некогда плодородной земли превращены железорудными карьерами на участки «лунного ландшафта», где не может сохраниться ни одно растение или жить какое-нибудь животное. Земли нарушаются также отвалами пустых пород, шлаков, свалками мусора и бытовых отходов вблизи крупных городов.

Карьеры, терриконы, свалки, кроме того, что они занимают большие площади земной поверхности, являются источником загрязнения атмосферы и гидросферы: из них ветрами разносится пыль, некоторые терриконы дымят, выбрасывая в воздух оксиды серы; загрязненные воды из отвалов попадают в водоносные горизонты и водотоки. За интенсивного откачки из шахт и карьеров подземных вод снижается их уровень на прилегающих территориях, а иногда (вблизи крупных карьеров) подземные воды и совсем исчезают.

Согласно действующему законодательству нарушенные земли должны быть восстановлены рекультивацией. В частности, рекультивацию карьеров должны осуществлять те горнодобывающие предприятия, которые создали.

Рекультивационные работы выполняются в два этапа: техническая рекультивация, затем биологическая.

В ходе технической рекультивации нарушенные земли готовят для дальнейшего использования: планируют их поверхность (глубокие части карьеров засыпают пустыми породами, виположують их стенки); снимают, перевозят и складируют в бурты плодородный грунт (это делают до начала проходки карьера); строят дороги, гидротехнические и мелиоративные сооружения. Если отвальные породы содержат вредные для растений вещества (сульфиды, соли тяжелых металлов и т.п.), то на них после планирования накладывают слой нейтральной породы (глины, песка и т.п.). После планирования отвалы должны пройти стабилизацию (один-два года), когда под действием силы тяжести и увлажнения отвальные породы уплотняются.

Биологическая рекультивация предусматривает комплекс работ для улучшения физических и агрохимических свойств почв на рекультивированных землях (известкование, пескование, внесение минеральных удобрений и т.д.). Снят ранее плодородная почва, хранившийся в буртах, наносится на поверхность спланированных и стабилизированных отвалов.

Различают несколько видов рекультивации зависимости от того, как именно предполагается использовать нарушенные земли.

Сельскохозяйственная рекультивация осуществляется в районах развитого сельского хозяйства, на больших по площади отвалах или карьерах. Это самый дорогой вид рекультивации, потому к землям, где должны выращиваться сельскохозяйственные культуры, относятся высокие требования. В частности, угол наклона местности не может превышать 3 °.

Лесохозяйственная рекультивация проводится там, где есть возможность восстановить участки леса с ценными сортами деревьев. ее стоимость и требования к агрохимических характеристик почвы ниже, чем по сельскохозяйственной рекультивации.

Водохозяйственная рекультивация касается преимущественно тех карьеров, после отработки заполняются грунтовыми и дождевыми водами. Такие искусственные озера упорядочиваются, в них запускается рыба, их берега озеленяются т.д.

Рекреационная (лат. гесгеаиио - восстановление сил, отдых) рекультивация выполняется вблизи городов и крупных населенных пунктов с целью создания зон отдыха. В основном она сочетается с водохозяйственной и лесохозяйственной рекультивацией (озера в карьерах упорядочивают, на их берегах сооружают пляжи, базы отдыха, высаживают деревья, кусты и т. д.).

Санитарно-гигиеническая рекультивация осуществляется для консервации нарушенных земель, прекращения вредного воздействия карьеров, отвалов на природную среду (скажем, чтобы свалка не загрязняло воздух и подземные воды), если по каким причинам использования нарушенных земель считается нецелесообразным.

Строительная рекультивация - это подготовка нарушенных земель под строительство жилых домов, спортивных площадок, промышленных предприятий, складов и т. д. Карьеры при этом засыпаются отвальными породами, их стенки виположуються, подводятся дороги, теплотрассы, выполняются мелиоративные работы (дренаж и т.д.).

3.2 Охрана земных недр.

Недра Земли используются человеком в различных целях, в частности для:

Добыча полезных ископаемых;

Хранение жидких и газообразных полезных ископаемых в естественных и искусственных хранилищах;

 Строительства различных  сооружений, хранилищ и даже целых  заводов;

 Прокладка транспортных  коммуникаций (метро, трубопроводы);

 Захоронение токсичных  промышленных и сточных вод.

Главное направление использования недр - это, конечно, добыча минерального сырья.

Среди многочисленных видов деятельности человека есть два, которые имеют особое значение, поскольку от них зависит само существование общества: это труд сельского труженика, фермера, который производит продукты питания, и работа горняка, шахтера, который добывает из недр Земли энергетическую и минеральное сырье, без чего невозможно функционирование всех других отраслей хозяйства. При этом, если увеличение производства продуктов питания прямо пропорционален росту численности населения, то повышение энергоемкости и материалоемкости современного производства намного опережает его. Как свидетельствуют статистические данные, при увеличении населения в 4,5 раза потребность в энергии возрастает в 12 раз, а материалов, добываемых из недр Земли, - в 9 раз.

По данным ООН, сегодня из недр Земли ежегодно добывается около 20 млрд. т полезных ископаемых. При этом вместе с полезными ископаемыми из недр на поверхность поднимается еще больше пустых пород (по оценкам, 150 млрд. т ежегодно). Всего же, как считают ученые, за всю историю человечества, начиная от бронзового века, было выплавлено 16 млрд. т различных металлов, в том числе за последние 45 лет - 11 млрд. т.

С середины XVI до середины XX в. потребления человечеством железа возросло в 5 тыс. раз, и темпы его добычи удваиваются каждые 10 лет.

Прирост добычи урана: 1980 г. - 40-50 тыс. т; 1985 г. - 85 - 100 тыс. т; 2000 г. - 800 тыс. т.

При современной технологии добычи и переработки полезных ископаемых лишь 1-5% вещества, добываемого из недр, используется в виде продукции, все остальные идет в отвалы и отходы.

На сколько лет человечеству хватит земных запасов полезных ископаемых и какие они, эти запасы? По данным науки геохимии, в верхней десятикилометровой толще литосферы 99% ее массы составляют 12 химических элементов: О, Si, А1, Pb, Ca, Nb, К, Мg, Н, Те, С и СИ. Остальные элементы содержатся в очень небольших количествах. Между тем человечество использует все элементы таблицы Менделеева, но в разных количествах. За последние десятилетия огромное значение для экономики всех стран приобрели нефть, газ, алюминий, титан, хром, никель, кобальт, уран, марганец, свинец и олово. Международные эксперты считают, что при таких темпах потребления, характерные сейчас для развитой страны мира - США, разведанные запасы этих полезных ископаемых на материках будут исчерпаны через несколько десятилетий (некоторых - за одно-два столетия.

По данным ООН, ресурсы 18 экономических важнейших минералов оказались на грани полного истощения, даже при условии введения рецикличности и обновления. Среди них - золото, серебро, ртуть, свинец, сера, олово, цинк, вольфрам.

Правда, следует учитывать и дополнительные факторы.

Не все еще месторождения полезных ископаемых открыто и взято на учет. Особенно это касается слоев литосферы глубже 3-4 км, изученных очень плохо. Кроме того, огромные запасы минералов содержит Мировой океан. Здесь есть месторождения нефти и газа, железо-марганца и фосфоритов конкреции, россыпные месторождения золота, платины, алмазов, редких металлов и т.п. Сегодня эти богатства используются очень мало.

В связи с исчерпанием многих месторождений в некоторых случаях становится экономически выгодным перерабатывать так называемые некондиционные руды с низким содержанием полезных компонентов, которые раньше шли в отвалы.

Так, до Второй мировой войны в Криворожском железорудном районе железо добывалось из руд, содержащих не менее 50% этого элемента, бедные руды шли в отвалы. После войны кондиционными стали считаться руды с содержанием 46% железа. Поэтому стало экономически выгодным перерабатывать отвалы, которых здесь накопилось огромное количество.

Другой пример. В США есть большие запасы битуминозных песчаников, из которых можно добывать нефть. Но при нынешних ценах на нефть на международном рынке добывания ее из песчаников экономически нерентабельно. «Нефтяной кризис», разразившийся в 70-е годы XX века, заставила ученых США вплотную заняться разрабатывать технологию извлечения топлива из битуминозных песчаников. Было вложено большие средства в научные исследования, в результате чего себестоимость добываемой таким способом, удалось снизить в несколько раз. Нефть из обычных месторождений все дорожает, и в случае увеличения ее себестоимости вдвое по сравнению с ценами 1990 г., станет экономически выгодно добывать ее из песчаников.

Большие возможности экономии и рационального использования ресурсов таят в себе и месторождения, которые разрабатываются сегодня в мире. Речь идет прежде всего о снижении количественных и качественных потерь полезных ископаемых при их добыче. Количественные потери обусловлены тем, что часть руды или уголь остается под землей - в участках между блоками и между шахтами, в так называемых охранных целиках (столбах породы, не изъятой в процессе разработки для предотвращения обвалов кровли). Качественные потери вызываются тем, что при добыче полезного ископаемого часть руды смешивается с пустыми породами, в результате чего содержание металла в руде оказывается ниже, возрастает зольность угля и др.

В случае добычи полезных ископаемых открытым способом (карьерами) потери значительно меньше (10-12%), чем при подземном, шахтном способе (30-40%). Однако не каждое месторождение можно разрабатывать открытым способом, а кроме того, при этом возникают другие нарушения природной среды. Немалую экономию ресурсов дает применение новейших технологий добычи полезных ископаемых: скважинного гидродобування и выщелачивания, подземного выплавки серы, газификации угля в недрах и др. Очень перспективными считаются микробиологические методы добычи полезных ископаемых: выведено такие штаммы бактерий, которые, разлагая сульфиды и другие соединения металлов с очень бедных руд, переводят в растворимое в воде форму, откуда они после этого могут быть изъяты экономически выгодным способом.

Важный, направление экономии минерального сырья - использование вторичных ресурсов. Научные расчеты показывают, что повторно можно использовать почти 70% основных металлов. Сегодня же промышленность экономически развитых стран использует в лучшем случае лишь 30-40% меди, железа и других металлов, остальные безвозвратно теряется, накапливается в свалках, рассеивается, загрязняя биосферу. Следует учесть, что для добычи сырья из вторичных ресурсов нужно гораздо меньше затрат, в том числе и энергетических, чем для добычи того же сырья из первичных руд. Например, в случае извлечения стекла переплавки битых стеклянных изделий, бутылок и т.д. расхода электроэнергии вчетверо меньше, чем при извлечении его из песка, поташа и др. Переработка вторичных ресурсов дает прибыль.

Так, американские предприятия перерабатывают старые пластиковые бутылки от напитков во все что угодно - от колонок для ограждений к теплым прокладок в зимние куртки.

Горы старых автомобильных шин превращаются в ремни для вентиляторов, на автодетали и даже на новые шины.

Алюминий, добытый из старых банок от пива, оказывается вдвое дешевле алюминия, который выплавляется из бокситов.

Около 70% газет, выходящих в США, печатаются на бумаге, изготовленной из старых газет.

Все шире в хозяйстве начинают использоваться заменители дефицитных ресурсов.

Так, в машиностроении 1 т полимерных материалов может заменить 3 т дефицитной бронзы.

Полимерами заменяют свинец, медь, олово и другие остродефицитные металлы. Тяжелые многотонные опоры для станков-гигантов, которые ранее изготавливались из чугуна, сегодня с успехом заменяют бетонными.

Применение новых конструкционных материалов - композитов - позволило конструкторам крупнейшего в мире украинского самолета «Мрия» снизить его массу на 3 т, что обеспечивает за период эксплуатации каждой такой машины экономию 18 тыс. т (!) Дефицитного авиационного топлива.

Вообще в мире наблюдается тенденция к уменьшению объемов использования природных ресурсов. Металлургические гиганты типа тех, что до сих пор действуют в Украине, поглощая миллионы тонн руды, кокса и выпуская миллионы тонн низкокачественного чугуна и стали, является вчерашним днем промышленности. Экономика развитых стран мира все больше основывается на малотоннажном производстве, а основными отраслями становятся сложное современное машиностроение, электроника, вычислительная техника. Поэтому одной из главных задач, стоящих перед нашим молодым государством, является коренная перестройка структуры промышленности, а именно - уменьшение доли тяжелой индустрии и военно-промышленного комплекса и увеличение доли производства наукоемкой продукции и товаров народного потребления. Это существенно снизит энергоемкость и материалоемкость производства, ослабит зависимость Украины от внешних поставок ресурсов, прежде всего топливно-энергетических, и, наконец, улучшит экологическую обстановку в стране (известно, как загрязняют природу старые промышленные гиганты).