Литосфера

Введение

     

   Литосфера — это «каменная оболочка» Земли, верхняя часть земной коры. Рассматривая литосферу как часть биосферы, обычно в первую очередь имеют в виду ее поверхностную часть, измельченную в процессе физического, химического и биологического выветривания и содержащую помимо минерального также и органическое вещество. Эта часть литосферы представляет собой сложное биокосное тело, обладающее особыми свойствами и функциями и называемое почвой. Поэтому нередко вместо термина «литосфера» употребляется понятие педосфера, означающее почвенную оболочку земной коры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Строение литосферы

    Характерная особенность верхней мантии — ее расслоенность, установленная геофизическими методами исследований. На глубине около 100 км под материками и 50 км под океанами ниже подошвы земной коры находится астеносфера. Это слой, обнаруженный в 1914 г. немецким геофизиком Б. Гутенбергом. В данном слое установлено резкое снижение скорости распространения упругих колебаний, что объясняют размягченностью вещества в нем. Предполагают, что вещество там находится в твердо-жидком состоянии; твердые гранулы окружены пленкой расплава. 
     Выше астеносферы породы мантии находятся в твердом состоянии и совместно с земной корой образуют литосферу. Таким образом, считается, что мощность литосферы составляет 50—200 км, в том числе земной коры — до 75 км на континентах и 10 км под дном океана. 
Ниже астеносферы располагается слой, в котором плотность вещества возрастает, что увеличивает скорость распространения сейсмических волн.   Слой назван в честь русского ученого Б. Б. Голицина, впервые указавшего на его существование. Предполагается, что он состоит из сверхплотных разновидностей кремнезема и силикатов. 
      Верхняя часть земной коры, постоянно видоизменяемая под влиянием механического и химического воздействий погодноклиматических факторов, растений и животных, выделяется в отдельный слой, называемый корой выветривания.

 

 

 

 

 

 

Воздействие человека  на  литосферу

 

    Человек интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный слой литосферы — почву, благодаря которой человечество удовлетворяет основную часть своих потребностей в продуктах питания. Плодородные земли относятся к условно возобновимым ресурсам, однако время, необходимое для их восстановления, т. е. формирования плодородного слоя, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет. При нормальных природных условиях 1 см толщины плодородной почвы образуется за 125—400 лет. Процесс значительно ускоряется при оптимальной агротехнике, но даже в этих условиях для создания 1 см плодородного слоя требуется не менее 40 лет. 
     На нашей планете в качестве пашни обрабатывается около 10% суши. В начале нового тысячелетия человечество, вероятно, приблизится к полной реализации всех потенциальных земельных ресурсов. Почти вся площадь, используемая под сельскохозяйственные культуры, освоена с давних времен. 
Интенсификация сельскохозяйственной деятельности человека и прежде всего химизация вызывают изменения в устоявшихся процессах превращения веществ и энергии в природе. Значительные потери веществ, например азота, происходят в результате их улетучивания из почвы и вымывания. К началу нового тысячелетия ожидаемые на планете потери азота, входящего в состав удобрений, составили более 40 млн т/г. Обогащение биосферы азотом за счет удобрений опасно, так как это ведет к накоплению токсичных азотсодержащих органических соединений.Ущерб плодородию почв наносят нерегулируемые ливневые осадки и паводки, ненормированный выпас скота, распашка целинных и залежных земель, проводимая без учета возможной эрозии.

      Значительное загрязнение плодородного слоя почвы и отчуждение сельскохозяйственных земель вызывает складирование и (или) захоронение промышленных и бытовых твердых отходов. Основная масса твердых отходов образуется на предприятиях следующих отраслей: 
горной и горно-химической промышленности (отвалы, шлаки, «хвосты»); черной и цветной металлургии (шлаки, шламы, пыль и т. д.); металлообрабатывающих отраслей (отходы, стружка, бракованные изделия); лесной и деревообрабатывающей промышленности (отходы лесозаготовки, опилки, стружка); энергетической — тепловые электростанции (зола, шлаки); 
химической и смежных отраслей промышленности (шламы, фосфогипс, шлаки, стеклобой, пластмассы, резина и т. п.); пищевой промышленности (кости, шерсть и т. п.); легкой и текстильной промышленности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Твёрдые  и токсичные  отходы

 

    Современный период развития производства характеризуется нарас-тающим объемом и разнообразием конечной и промежуточной продукции, увеличением объемов природных ресурсов, вовлекаемых в производственную деятельность, ростом количества и разнообразия отходов, отводимых в окружающую среду.

     Объем добычи полезных ископаемых в нашей стране практически уд-ваивается через каждые 10 лет, но при этом в готовую продукцию переходит не более 5% добытого сырья, общий же коэффициент хозяйственной деятельности человека составляет 1-2%. Вся же остальная масса - 95% в виде отходов возвращается в природную среду, загрязняя ее.

Только в России на поверхности земли ежегодно складируется 4,5 млрд.т отходов производства и потребления. Общее количество накопленных отходов составляет 50 млдр.т, а под складирование занято более 250 тыс.га земельных площадей.

      Большую угрозу для окружающей среды и здоровья людей представляют токсичные отходы, которые могут содержать токсичных и вредных веществ в десятки и сотни раз больше допустимых норм. По данным академика Б.Н. Ласкорина, количество их в промышленно развитых странах уже в 1995 г. превысило 30 млрд.т по абсолютно сухой массе. В Российской Федерации ежегодно образуется 76 млн.т опасных промышленных отходов.

Все это подтверждает выводы ученых о том, что основная причина отрицательного воздействия на окружающую среду состоит не столько в росте производства, сколько в отсутствии комплексной переработки полезных ископаемых, а также утилизации отходов.

      В разных странах по-разному складывалась система удаления и утилизации отходов. Уровень этой системы определялся уровнем бытовой и 
технологической культуры.

      Продолжительный период загрязнение природной среды бытовыми и промышленными отходами носило локальный характер. Естественное рассеивание и химическое разложение отходов оказывалось достаточным, чтобы природные системы в результате процессов самоочищения освобождались полностью от загрязняющих веществ.

      До 70-х годов текущего столетия ввиду отсутствия эффективных средств утилизации промышленных отходов были широко распространены методы их складирования на городских свалках вместе с бытовыми отходами или на специализированных свалках, имевших примитивное обустройство, что вызывает загрязнение окружающей среды

      К твердым отходам относят кусковидные, пылевидные, пастообразные отходы, образующиеся в процессе производства и потребления, а также отходы, уловленные очистными сооружениями при выбросах в атмосферу и сбросах в водные объекты. Сюда же относятся жидкие отходы, запрещенные к приему в сети канализации и на очистные сооружения.

      Для практических целей чаще всего используют классификацию отходов по месту их образования, выделяя при этом отходы и вторичные ресурсы. Так как отходы образуются в результате производственной деятельности и при их потреблении, их, соответственно, подразделяют на отходы производства и потребления.

       Отходы производства -- это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, химических соединений, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные свойства.

        Отходы потребления -- изделия и материалы, утратившие полностью или частично свои потребительские свойства в результате физического или морального износа и жизнедеятельности людей.

        Среди классификационных признаков важное значение имеет степень воздействия отходов на окружающую среду. К вредным (токсичным) отходам относят отходы, оказывающие вредное воздействие на окружающую среду, загрязняющие, отравляющие и разрушающие ее, создающие опасность для живых организмов.

       Токсичные отходы -- это отходы, содержащие или загрязненные материалами такого рода, в таких количествах или в таких концентрациях, что они представляют опасность для здоровья человека и окружающей природной среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиоактивные отходы

 

     Радиоактивные отходы (РАО) — отходы, содержащие радиоактивные химические элементы и не имеющие практической ценности. Согласно российскому «Закону об использовании атомной энергии» (от 21 ноября 1995 года № 170-ФЗ) радиоактивные отходы (РАО) – это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. По российскому законодательству, ввоз радиоактивных отходов в страну запрещен. Часто это продукты ядерных процессов, таких как ядерное деление. Большую часть РАО составляют так называемые «малоактивные отходы», обладающие малой радиоактивностью на единицу массы или объема. К такому типу отходов относится, например, использованная защитная спецодежда, незначительно загрязненная, но все же представляющая опасность радиоактивного заражения организма через поры кожи, дыхательные пути, воду или пищу.

    Выбор места (площадки) для захоронения или хранения радиоактивных отходов, зависит от ряда факторов: экономических, правовых, социально-политических и природных. Особая роль отводится геологической среде - последнему и важнейшему барьеру защиты биосферы от радиационно опасных объектов.

      Пункт захоронения должен быть окружен зоной отчуждения, в которой допускается появление радионуклидов, но за ее границами активность никогда не достигает опасного уровня. Посторонние объекты могут быть расположены не ближе, чем на расстоянии 3 радиусов зоны от пункта захоронения. На поверхности эта зона носит название санитарно-защитной, а под землей представляет собой отчужденный блок горного массива.

      Отчужденный блок необходимо изъять из сферы человеческой деятельности на период распада всех радионуклидов, поэтому он должен располагаться за пределами месторождений полезных ископаемых, а также вне зоны активного водообмена. Проводимые при подготовке к захоронению отходов инженерные мероприятия должны обеспечить необходимый объем и плотность размещения РАО, действие систем безопасности и надзора, а том числе долговременный контроль за температурой, давлением и активностью в пункте захоронения и отчуждаемом блоке, а также за миграцией радиоактивных веществ по горному массиву.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мусорная цивилизация

 

     В связи с ростом численности населения Земли, ростом промышленного производства, более сложной становится проблема накопления бытового мусора. На каждого жителя Москвы в среднем за год приходится 300-350 кг мусора, на жителя стран Западной Европы – 150-300 кг, США – 500-600 кг. Каждый горожанин в США за год выбрасывает в среднем 80 кг бумаги, 250 металлических банок из-под напитков, 400 бутылок. Отходы на городских свалках, просачиваясь в почву, загрязняют грунтовые воды. В США ежегодно накапливается более 200 млн. тонн бытового мусора, половина которого вывозится на пригородные свалки. Американские ученые установили, что только в северной части Тихого океана в начале 80-х годов плавали миллионы пластиковых пакетов, 35 млн. пластиковых и 70 млн. стеклянных бутылок, разнообразные другие изделия из пластмассы, 5 млн. старых ботинок. Не случайно на Западе по отношению к нашему времени иногда применяют термин «мусорная цивилизация».

    В десятку наиболее загрязнённых на Земле городов вошли несколько крупных населённых пунктов в Китае и Индии, города в Перу и Замбии, а также Дзержинск и Норильск в России. В число неблагополучных районов вошли, помимо остальных, украинский Чернобыль и азербайджанский Сумгаит.  
     Как правило, причиной загрязнения территорий является тяжёлая промышленность. В Индии, например, огромное количество производств по переработке хромовых, а китайские провинции Линьфэнь и Тяньцзинь отличаются огромной концентрацией серы в воздухе. Жители перуанского города Ла Роя длительное время подвергаются токсичным выбросам местного завода, а 99 процентов местных детей подвержены тяжелым заболеваниям из-за высокого содержания свинца в крови. 
       Украинский Чернобыль печально известен страшной катастрофой, произошедшей 26 апреля 1986 года, когда взорвался четвертый энергоблок местной АЭС, а Сумгаит в Азербайджане является крупным промышленным центром с развивающейся металлургией, машиностроением и рядом других жизненно важных отраслей промышленности.  
      Российский Дзержинск до окончания холодной войны был крупнейшим центром по производству химического оружия, а в районе Норильска до сих пор находится крупнейший в мире комплекс по плавлению тяжёлых металлов. Продолжительность жизни в этих городах порой достигает 42 лет для мужчин и 47 лет для женщин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рекультивация земель

 

   Одним из важнейших направлений в области охраны природы является рекультивация земель, нарушенных в результате промышленной деятельности человека, и возвращение их для дальнейшего использования. Особенно много сельскохозяйственных и лесных угодий нарушается в результате разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом. Цель рекультивации — приведение земель в состояние, пригодное для использования их в интересах сельского, лесного и водного хозяйств, гражданского и дорожного строительства. Вопросы рекультивации решаются для каждого карьера с учетом геологических, горно-технологических и экономических факторов.

    Горнотехническая рекультивация предусматривает сдачу земель пользователям для последующей биологической рекультивации и должна предусматриваться при проектировании и в процессе эксплуатации не позднее чем в течение года после окончания разработки месторождения.

В состав горнотехнической рекультивации земель включают: – снятие плодородного слоя почвы с площадей, отведенных под горные работы, и хранение ее во временных отвалах; – планировку отвалов вскрышных пород с целью образования удобных для рекультивации местности и строительства подъездных путей, дренирование и другие мелиоративные мероприятия; – отсыпку на рекультивированную поверхность плодородного слоя почвы и его планировку и другие инженерно-технические решения.

     Горнотехническую рекультивацию земель, нарушенных открытыми горными разработками, проводят организации, разрабатывающие месторождения своими силами и за свой счет. Расходы на рекультивацию закладываются в смету на разработку месторождения.

 

 

 

 

Самоочищение почвы

 
         Почва относится к трехфазным системам, однако физико-химические процессы, протекающие в почве, чрезвычайно замедлены, и растворенные в почве воздух и вода не оказывают существенного ускоряющего воздействия на протекание этих процессов. Поэтому самоочищение почвы, по сравнению с самоочищением атмосферы и гидросферы, происходит очень медленно. По интенсивности самоочищения эти компоненты биосферы располагаются в

следующей последовательности:  
         Атмосфера – гидросфера – литосфера.  
         В результате вредные вещества в почве постепенно накапливаются, со временем становятся угрозой для человека.  
         Самоочищение почвы в основном может произойти только при загрязнении органическими отходами, которые подвергаются биохимическому окислению микроорганизмами. В то же время тяжелые металлы и их соли постепенно накапливаются в почве и могут лишь опустить в более глубокие слои. Однако при глубокой вспашке почвы они снова могут оказаться на поверхности и попасть в трофическую цепь.