Загрязнение литосферы

     Загрязнение литосферы.

     Введение

     Период, начиная с 1950 г. до настоящего времени, называют периодом научно-технической  революции. К концу ХХ века произошли  огромные изменения и в технологии, появились новые средства связи  и информационные технологии, что  резко изменило возможности обмена информацией и сблизило самые  отдаленные точки планеты. Мир буквально  на наших глазах стремительно изменяется, и человечество в своих действиях  не всегда поспевает за этими изменениями.

     Экологические проблемы возникли не сами по себе. Это  результат естественного развития цивилизации, в которой сформулированные ранее правила поведения людей  в их взаимоотношениях с окружающей природой и внутри человеческого  общества, поддерживавшие устойчивое существование, пришли в противоречие с новыми условиями, созданными научно-техническим  прогрессом. В новых условиях необходимо формирование и новых правил поведения, и новой морали с учетом всех естественнонаучных знаний. Наибольшая трудность, которая  определяет многое в решении экологических  проблем - все же недостаточная озабоченность  человеческого общества в целом  и многих его лидеров проблемами сохранения окружающей среды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Литосфера, ее строение

     Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность  литосферы.

     Литосферой  называют твердую оболочку Земли, состоящую  из земной коры и слоя верхней мантии, подстилающего земную кору. Расстояние нижней границы земной коры от поверхности  Земли изменяется в пределах 5-70 км, а мантия Земли достигает глубины 2900 км. После нее на расстоянии 6371 км от поверхности находится ядро.

     Суша  занимает 29,2%поверхности земного  шара. Верхние слои литосферы называется почвой. Почвенный покров является важнейшим природным образованием и компонентом биосфера Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

     Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных  ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн.кв.км, или 86,5% площади  суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 10% суши, луга и  пастбища - 25% суши. Плодородием почвы  и климатическими условиями определяются возможность существования и  развития экологических систем на Земле. К сожалению, из-за неправильной эксплуатации ежегодно теряется некоторая часть  плодородных земель. Так, за последнее  столетие в результате ускорения  эрозии потеряно 2 млрд. гектаров плодородных  земель, что составляет 27% от общей  площади земель, используемых для  сельского хозяйства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Источники загрязнение почвы

     Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна  отходов, в том числе более 50 кг полимерных, трудноразлагаемых.

     Источники загрязнение почвы могут быть классифицированы следующим образом.

     Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. В составе загрязняющих веществ  этой категории источников преобладают  бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие  в негодность предметы домашнего  обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупных  городов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратили в трудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких предметов, например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные  вещества - диоксиды. Несмотря на это, в  последние годы разрабатываются  способы уничтожения бытового мусора сжигания. Перспективным способом считается  сжигание такого мусора над горячими расплавами металлов.

     Промышленные  предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно  присутствуют вещества, способные оказывать  токсическое воздействие на живые  организмы и растения. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных тяжелых  металлов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную  среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс  и искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при производстве синтетических  каучуков в почву попадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки; при производстве резиновых  изделий в окружающую среду поступают  пылевидные ингредиенты, сажа, которые  оседают на почву и растения, отходы резинотекстильных и резиновых  деталей, а при эксплуатации шин - изношенные и вышедшие из строя  покрышки, автокамеры и ободные ленты. Хранение и утилизация изношенных шин  в настоящее время являются еще  нерешенными проблемами, так как  при этом часто происходит сильные  пожары, которые очень трудно тушить. Степень утилизации изношенных шин  не превышает 30% от общего их объема.

     Транспорт. При работе двигателей внутреннего  сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид  углерода, сажа и другие вещества, оседающие  на поверхность земли или поглощаемые  растениями. В последнем случае эти  вещества также попадают в почву  и вовлекаются в круговорот, связанный  с пищевыми цепями. 

     Сельское  хозяйство. Загрязнение почвы в  сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных  удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.

     Рассмотрим  более подробно загрязнение почвы  тяжелыми металлами и ядохимикатами.

     Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности  железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть.

     Особенностью  тяжелых металлов является то, что  в небольших количествах почти  все они необходимы для растений и живых организмов. В организме  человека тяжелые металлы участвуют  в жизненно важных биохимических  процессах. Однако превышение допустимого  их количества приводит к серьезным  заболеваниям.

     Тяжелые металлы накапливаются в почве  и способствуют постепенному изменению  ее химического состава, нарушению  жизнедеятельности растений и живых  организмов. Из почвы тяжелые металлы  могут попасть в организм животных и людей и вызывать нежелательные  последствия.

     Установлено, что ртуть в почву поступает  с некоторыми пестицидами, бытовыми отходами и вышедшими из строя  измерительными приборами. Например, одна люминесцентная лампа содержит 80 мг ртути. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4-5 тыс. т/год. Предельно допустимая концентрация ртути в почве составляет 2,1 мг/кг. При постоянном поступлении ртути  в организм в малых количествах  происходит поражение нервной системы, приводящей к легкой возбудимости и  ослаблению памяти.

     Весьма  токсичным для живых организмов является свинец. Из каждой тонны добываемого  свинца до 25 кг его поступает в  окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу вместе с выхлопными газами автомобилей  при сжигании этилированного бензина, так как 1 л бензина содержит до 0,5 г тетраэтилсвинца. Загрязнение  почвы и растений свинцом вдоль  автомобильных дорог распространяется на расстояние до 200 метров. Предельно  допустимая концентрация свинца в почве =32 мг/кг. Превышение этого показателя увеличивает вероятность попадания  свинца в организм человека через  сельскохозяйственные продукты, что  может привести к поражению центральной  нервной системы, печени, почек и  мозга. В промышленных районах содержание свинца в почве в 25-27 раз больше, чем в сельскохозяйственных.

     Загрязнение почвы медью и цинком ежегодно составляет 35 и 27 кг/км соответственно. Повышение концентраций этих металлов в почве приводит к замедлению роста растений и снижению урожайности  сельскохозяйственных культур.

     Большую опасность для человека представляет накопление в почве кадмия. В природе  кадмий находится в почве и  в воде, а также в тканях растений. Всемирная организация здравоохранения  рекомендовала ограничение дозы кадмия, поступающего с пищей в  организм человека, до 70 мкг в сутки. Потребляя пищу, содержащую повышенные дозы кадмия, приводит к деформации скелета, снижению роста и сильным  болевым ощущениям в пояснице.

     Загрязнение почвы пестицидами. Почва загрязняется также при использовании в  сельском хозяйстве пестицидов. Известно, что нормальный рост растений определяется различными физическими, химическими  и биологическими процессами, которые  протекают в почве. При попадании  в почву пестициды могут быть включены в эти процессы с их накоплением  в растениях. Кроме того, они сохраняют  устойчивость в почве длительное время, что также обуславливает  их накопление в пищевых цепях.

     Пестициды, или ядохимикаты, по назначению подразделяются на следующие группы:

     -инсектициды,  представляющие собой химикаты  для борьбы с вредителями сельскохозяйственных  культур (тиофос, метафос, карбофос, хлорофос, карбаматы);

     - гербициды, предназначенные для  борьбы с сорными травами (амины,  карбаматы, триазины);

     - фунгициды, или химикаты для  борьбы с грибковыми болезнями  растений (бензимидазолы, морфолины,  дитиокарбаматы, тетраметилтиурамдисульфид);

     - регуляторы роста растений;

     - дефолианты, вызывающие преждевременное  старение листьев растений. Они  широко применяются при механизированной  сборке хлопка для ускорения  опадения листьев у хлопчатника.

     Дефолианты  применялись во время войны во Вьетнаме для оголения джунглей. Это  позволяло американской авиации  обнаружить военные базы вьетнамских  партизан.

     Одним из первых пестицидов был печально известный ДДТ - дифенилдихлортрихлорэтан. Впервые он был синтезирован немецким химиком П.Мюллером. Этот препарат обладал  высокоэффективными инсектицидными свойствами и поэтому долгое время успешно  применялся против малярийных комаров, клещей, вшей. В 1944-1946 годах с помощью  ДДТ успешно подавляли очаги  сыпного тифа в Неаполе и малярии  в некоторых провинциях Италии. В  СССР с помощью ДДТ был уничтожен  клещ, переносящий таежный энцефалит. Все это в свое время послужило  причиной присуждения П. Мюллеру  Нобелевской премии. Однако много  позже обнаружилось, что ДДТ обладая  высокой устойчивостью в природной  среде, способен накапливаться в  пищевых цепях и наносить существенный вред животному миру. Попадая в  организм человека, ДДТ аккумулируется в мозге и действует как нервный яд. При этом нормальное функционирование мозга может быть нарушено.

     Применение  ДДТ в настоящее время запрещено, но предполагают, что в биохимическом  круговороте количество ДДТ в  настоящее время составляет около 1 млн.т.

     Необходимость применения пестицидов в сельском хозяйстве  обусловлена тем, что без них  урожайность сельскохозяйственных культур резко падает и составляет лишь 20-40% от возможной при их применении. Трудно себе представить уничтожение  колорадского жука на картофельных плантациях без применения пестицидов.

     Загрязнение литосферы при захоронении радиоактивных  отходов.

     В процессе ядерной реакции на атомных  электростанциях лишь 0,5-1,5% ядерного топлива превращается в тепловую энергию, а остальная часть(98,5-99,5%) выгружается из атомных реакторов  в виде отходов. Эти отходы представляют собой радиоактивные продукты расщепления  урана - плутоний, цезий, стронций и  другие. Если учитывать, что загрузка ядерного топлива в реакторе составляет 180 т, то утилизация и захоронение  отработанного ядерного представляют собой труднорешимую проблему.

     Ежегодно  в мире при производстве электроэнергии на атомных электростанциях образуется около 200000 куб.м. радиоактивных отходов  с низкой и промежуточной активностью  и 10000 куб.м. высокоактивных отходов  и отработанного ядерного топлива.

     Радиоактивные отходы бывают жидкими и твердыми. В зависимости от агрегатного  состояния изменяются условия их захоронения.

     Высокоактивные  жидкие радиоактивные отходы, способные  к взрыву, в виде азотнокислых водных растворов хранят в аппаратах  объемом до нескольких кубометров с  двойными стенками из нержавеющей стали  и с мешалкой.

     Жидкие  высокоактивные радиоактивные отходы, не способные к взрыву хранятся в  могильниках, которые состоят из шахт и помещений для хранения.

     В настоящее время одним из безопасных способов устранения опасности радиоактивного излучения твердых ядерных отходов  является их захоронение. Твердые радиоактивные  отходы хоронят в специальных  контейнерах в подземных штольнях, тоннелях. К ним предъявляются  особые требования при транспортировке  к месту захоронения.

     Проблема  транспортировки радиоактивных  отходов особенно актуальна для  России. Дело в том, что построенные  еще при СССР нашими специалистами  и по нашей технологии атомные  электростанции в других странах  на нашем ядерном топливе, и мы должны увозить отработанные отходы. Получается весьма удручающая для России картина: электроэнергия остается для  нужд страны-потребителя, а радиоактивные  отходы возвращаются к нам. Такое  сотрудничество с другими странами ведет в перспективе к весьма неприятным последствиям. Ведь захоронение радиоактивных отходов - это, прежде всего временное их удаление, а что с ними произойдет через 50,100 лет?