Геоэкология как наука, отражающая взаимоотношения общества и природы

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если они используются в неумеренных количествах и с большими потерями при производстве, транспортировке и хранении. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения. Даже при самых благоприятных условиях из всего количества азотных удобрений усваивается растениями не более 50-80%, что приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов.

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы производства и потребления: большие площади земель заняты свалками, золоотвалами, хвостохранилищами и другими объектами складирования отходов; огромный вред для нормального функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий.

Почвы обладают способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например, тяжелые металлы. К числу распространенных загрязнителей почв относятся свинец, медь, кадмий, радионуклиды нефть и нефтепродукты. Вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из-за газодымовых выбросов может повышаться до концентраций, в сотни раз превышающих допустимые.

В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления и развивается при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. 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 почв наблюдается в  сильно переувлажненных районах, например в Нечерноземной зоне России, Западной Сибири и в зоне вечной мерзлоты. Оно сопровождается деградацией биоценозов, появлением признаков гниения и накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

Одним из мощных проявлений деградации почв является опустынивание - 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. Опустыниванию способствуют массовое выжигание прошлогодней сухой травы, интенсивные распашка и выпас скота, снижение уровня грунтовых вод. На территории, подверженной опустыниванию ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, подрывается способность экосистем восстанавливаться.

Почвенный покров агроэкосистем  необратимо нарушается также 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.

2 Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможно осуществление добычи полезных ископаемых, захоронения вредных веществ и отходов производства, создания хранилищ нефти и газа, организации особо охраняемых территорий в виде карстовых пещер и др.

Основное природное  богатство недр - заключенные в  них минерально-сырьевые ресурсы. Добыча или извлечение полезных ископаемых с целью их переработки - главная цель пользования недрами. Недра - источник не только минеральных, но и огромных энергетических запасов. По расчетам, в среднем из недр к поверхности поступает 32,3 × 1012 Вт геотермальной энергии.

Разработка недр оказывает  вредное воздействие практически  на все компоненты окружающей природной  среды и ее состояние в целом. Горнодобывающая промышленность по мощности негативного воздействия на природные экосистемы занимает первое место. К негативным последствиям освоения недр относятся:

- изменение рельефа  местности в результате образования  карьерных выемок, породных отвалов, хвостохранилищ и др.;

- активизация опасных  геологических процессов (карст,  оползни), оседание земной поверхности и сдвижение горных пород;

- изменение физических  полей - теплового, электромагнитного  и др., особенно в районах вечной  мерзлоты;

- истощение и ухудшение  качества подземных и поверхностных  вод, снижение расходов малых  рек, чрезмерное осушение болот, почв и горных пород;

- загрязнение атмосферного  воздуха выбросами метана, оксидов  серы, углерода и других загрязнений  из горных выработок при горении  породных отвалов, газовых и нефтяных пожарах;

- выбросы пыли при  буровзрывных работах в карьерах, вентиляции шахт, обогащении минерального сырья, транспортных операциях;

- нарушение растительного  покрова при строительстве карьеров, захоронение плодородных и потенциально-плодородных почв под отвалами и др.

К числу основных антропогенных  воздействий на горные породы относятся статические и динамические нагрузки, тепловые и электрические воздействия и др.

Статические нагрузки - 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, достигающих глубин 70-100 м.

Динамические нагрузки - вибрации, удары, толчки при работе транспорта, строительных машин, заводских механизмов, взрывные работы и др. Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы - пески, водонасыщенные лессы, торф и др., прочность которых заметно снижается из-за неравномерного уплотнения, нарушения структурных связей, в результате чего возможно внезапное разжижение, образование оползней, обвалов, плывунных выбросов и других неблагоприятных процессов.

Создаваемые в горных породах искусственные электрические  поля при воздействии электрифицированного транспорта, ЛЭП и других электрообъектов порождают блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. При этом изменяются электропроводность, электросопротивление и другие электрические свойства пород, Динамическое, тепловое и электрическое воздействие на горные породы создает физическое загрязнение окружающей природной среды.

Под воздействием мощного  антропогенного воздействия в массивах горных пород развиваются такие  опасные 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 склонам под действием сил гравитации. Оползни - частое явление нa склонах долин рек, оврагов, берегов морей, искусственных выемок. Для оползней характерно отсутствие вращения и опрокидывания смещающихся масс. Они 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.).

Карст - геологическое  явление, связанное с растворением водой горных пород (известняков, доломитов, гипса, каменной соли) и образованием при этом подземных пустот (пещер, каверн), сопровождаемым нередко провалами земной поверхности. Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарстованными. Одним из важнейших направлений в сохранении окружающей природы является охрана карстовых пещер - уникальных памятников природы. При массовых туристических посещениях в них нарушаются тепловой и водный режимы, наблюдается «таяние» сталактитов и сталагмитов и другие негативные изменения геологической среды.

Подтопление - любое повышение  уровня грунтовых вод до критических  величин (менее одного - двух метров от поверхности земли), в результате чего массивы горных пород и почва переувлажняются и заболачиваются, при этом активизируются оползни, карст и другие не6лагоприятные 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 чего 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 людей. На подтопленной территории возрастает сейсмическая опасность. Кроме того, в результате вторичного засоления почв при подтоплении угнетается растительность, возможно химическое и бактериальное загрязнение грунтовых вод, ухудшается санитарно-эпидемиологическая обстановка.

В ряде районов земного  шара (север Европы, Америки и  Азии) толщи верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом  состоянии: их температура всегда ниже 0ºС. Такие породы называют вечномерзлыми (или многолетнемерзлыми), а территория - областью вечной мерзлоты.

3 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: если 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, проводимыx с  целью восстановления нарушенных территорий и приведения земельныx участков в безопасное состояние.

Объектами рекультивации  нарушенныx 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 сенокосно-пастбищные угодья, пашни и т. д.