Карагандинская государственная медицинская академия

 

Методические указания

 

 

Ухта 2007

УДК 502.7: 504.5 (075.8)

К 33

 

 

Кейн, О.П. Загрязнение литосферы [Текст]: метод. указания / О.П.Кейн.- Ухта: УГТУ, 2007.- 25 с.

 

 

Методические указания предназначены для проведения практических работ по курсу «Экология» всех специальностей. В них содержаться сведения о составе и строении почвы, описываются основные виды воздействия на почву, методы защиты, воздействие на недра и их рациональное использование.

 

 

Рецензент: доцент кафедры «Промышленной безопасности и охраны окружающей среды» О.В. Воловик.

 

План издания 2007, позиция 141.

Подписано в печать 18.12.2007. Компьютерный набор.

Объем 25 с. Тираж 50 экз. Заказ № 216

 

 

© Ухтинский государственный технический университет, 2007

169300, г. Ухта, ул. Первомайская, 13.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.

 

оглавление

 

Введение……………………………………………………………………… 1. ПОЧВА, ЕЕ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ………………………………………. 2. РОЛЬ ПОЧВЫ В КРУГОВОРОТЕ ВЕЩЕСТВ. ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВ……... 3. Основные виды воздействия на почву. методы защиты……………………………………………………………. 4. Воздействия на недра……………………………………………….. 5. Охрана и рациональное использование недр…………….. 6. Рекультивация нарушенных территорий…………………… Библиографический список…………………………………………

введение

 

Известны четыре среды обитания: наземно-воздушная (атмосфера), водная (гидросфера), почвенная (эдафическая) и живые организмы. Данные методические указания касаются загрязнения почвы.

Настоящие методические указания предназначены для студентов технических вузов всех специальностей. Государственные образовательные стандарты предусматривают изучение курса «Экологии» и вопросов, связанных с охраной окружающей среды студентами всех специальностей. Освоению дисциплины отводится один семестр - лекционный и практический курс из 34 аудиторных часов. Методические указания позволят студентам наиболее эффективно изучить вопросы, касающиеся загрязнения почвы, а также вопросы защиты земельных ресурсов.

Экологическое воспитание и решение вопросов охраны окружающей среды должно пронизывать процесс формирования специалиста лю­бого профиля. Гла­в­ное при этом, чтобы все специалисты, выпускаемые высшей шко­лой, вме­сте с основательными юридическими и практическими знаниями по­лучали высокий нравственный заряд и умение решать задачи охраны природы применительно к своей профессиональной области.

Под земельными ресурсами понимают земли, систематически используемые или пригодные к использованию для конкретных хозяйственных целей. Особую важность для человека представ­ляет земная поверхность литосферы.

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, то есть формирова­ния плодородного слоя, достаточного для сельскохозяйствен­ного использования, 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. Не­смотря на огромные усилия человечества, рост площадей воз­делываемых земель низок, и обеспеченность ими на душу на­селения постоянно снижается.

1. ПОЧВА, ЕЕ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ

 

Площадь суши 15 млрд. га, то есть около трети поверхности земного шара. Из них леса занимают 28 %, пустыни, ледники, населенные пункты и другие участки со слабо выраженным почвенным по­кровом – 45, пастбища – 17, обрабатываемые земли – 10 %, при­мерно столько же земли пригодно для обработки, но использование ее в земледелии экономически невыгодно. Таким образом, питание людей обеспечивает, в основном, 1450 млн. га возделываемых почв, и в силу этого они заслуживают бережного использования и тща­тельной охраны.

Почва (педосфера) - рыхлый поверхностный слой земной коры, образовав­шийся в результате длительного воздействия на литосферу атмо­сферы, воды, животных и растений. Почва состоит из хорошо вы­раженных слоев, почвенных горизонтов, различающихся по структуре, составу и цвету. Верхний горизонт А, гумусовый, населенный многочисленными видами растений, животных, микроорганизмов, содержит отмершие части растений, остатки животных. За счет процессов гумификации - разложения органических остатков и образования высокомолекулярных гуминовых соединений – они превращаются в мелкодисперсный органический материал. Гуми­фикация протекает с разной интенсивностью, что отражается на структуре гумусового горизонта. Горизонт А подразделяется на подслои: А₀ – подстилка, А₁ – собственно гумусовый, А₂ – выщело­ченная светлоокрашенная почва. Следующий горизонт В состоит, в основном, из минеральной части почвы. Органические вещества переработаны здесь редуцентами и равномерно перемешаны с мелкозернистой материнской породой. Горизонт С представляет собой слабо измененную материнскую породу.

Последовательность почвенных горизонтов называют почвен­ным профилем. Для каждой природно-климатической зоны и оп­ределенного рельефа местности характерны свой почвенный про­филь и толщина горизонтов. Так, равнинные степные почвы уме­ренного климата содержат в среднем 12 тыс. т/га гумуса, лесные – около 100 т/га.

Свойства почвы зависят от состава и характера твердой, жид­кой, газообразной и живой ее частей. Так как почва является продуктом жизнедеятельности многих растений, животных, микроор­ганизмов, то их обилие, соотношение групп определяют свойства почвы. Самым важным свойством почвы является ее плодородие – способность обеспечить урожай растений. Почва сохраняет пло­дородие до тех пор, пока населена многочисленными живыми ор­ганизмами, участвующими в сложных процессах гумификации. Содержание минеральных веществ в почве достигает 93 %, органического – 7 %.

Основу почвенной биоты составляют микроорганизмы. Важную роль в почвообразовательных процессах играют ор­ганизмы, разлагающие органические вещества. Они относятся к следующим таксономическим группам: 1) спорообразующие и неспорообразующие гетеротрофные бактерии; 2) актиномицеты; 3) различные грибы, в том числе плесени; 4) почвенные простейшие, в том числе амебы, инфузории, жгутиковые. Они встреча­ются в наземных биоценозах повсюду, но особенно их много в самых верхних слоях почвы. Численность микроорганизмов в луговых почвах умеренного климата составляет 10¹²-10¹⁵ осо­бей, а биомасса – 10-100 г/м². От обилия органических веществ, их разрушения микроорганизмами и обра­зования гумусовых соединений зависят структура и плодородие почвы.

Нельзя недооценивать роль червей в почвообразовании. Известно, что количество червей под пашнями достигает 250 тыс. шт/га, под сенокосами – от 2 до 5,6 млн. шт/га. Эти живые организмы пропускают через себя и перерабатывают до 85 тонн органического вещества с одного гектара.

К мезофауне почвы относятся нематоды, энхитреиды, микроартроподы (клещи и ногохвостки). Микроартроподы и энхитреи­ды исчисляются тысячами на 1 м², нематоды – миллионами.

К макрофауне принадлежат крупные насекомые и их личин­ки, дождевые черви. Плотность населения дождевых червей на известково-глинистых почвах умеренного климата достигает 300 особей/м². К макрофауне относятся роющие позвоночные: кроты, суслики, мыши, полевки и другие. Наибольшими по биомассе компонентами почвы являются корни растений. Су­хая масса корней в степных почвах достигает 1000 г/м², в лесу – 3000 г/м² и более.

Среди почвенных есть болезнетворные организмы, вызывающие заболевания сельскохозяйственных животных и человека. Многие из них связаны с определенными типами почв. Так, гистоплазмоз вызывается паразитическим грибком Histoplasma capsulatum, поражающим соединительные ткани и эндотелий человека и не­которых млекопитающих. При этом заболевании увеличиваются печень, селезенка, лимфатические узлы, происходят кожные кровоизлияния, при легочном гистоплазмозе – кровохарканье. Распространение гистоплазмоза связано с красно-желтыми оподзоленными почвами субтропиков и тропиков. На других почвах эта болезнь практически отсутствует. В почве могут на­ходиться возбудители брюшного тифа, дизентерии, бруцеллеза, многих глистных заболеваний. Наибольшая смертность от холеры связана с заболоченными почвами пойм рек Западной Индии.

Химический состав почвы оказывает влияние на состояние здоровья человека через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь велик, что приводит к нарушению обмена веществ, вызыва­ет или способствует развитию серьезных заболеваний. Так, широ­ко распространенное заболевание эндемический (местный) зоб связано с недостатком йода в почве. Не­достаток фтора приводит к кариесу зубов. При высоком содержа­нии фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают заболевания кост­ной системы (флюароз).

 

2. РОЛЬ ПОЧВЫ В КРУГОВОРОТЕ ВЕЩЕСТВ. ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВ

 

Почва представляет собой сложную природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения эти соединения переходят в формы, доступные, для усвоения растениями. Они частично входят в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерный круговорот химических элементов в системе «почва - растения - (животные - микроорганизмы) - почва». Этот круговорот В. Р. Вильям назвал малым, или биологическим. Благодаря малому круговороту веществ в почве постоянно поддерживается плодородие.

Растворение и вынос сточными водами питательных веществ из почвы сопровождаются обеднением и снижением ее плодородия. Поэтому для его поддержания необходимо создавать таки условия, когда вымывание и потеря почвой питательных веществ были бы минимальными.

Самое большое значение почвы в том, что люди берут из нее почти все необходимое для своей жизни. В настоящее время обрабатываемые земли дают 88 % энергии, получаемой человечеством с пищей, около 10 % ее люди получают от естественных лугов пастбищ, лесов и 2 %дают ресурсы Мирового океана.

От почвы и ее плодородия зависит жизнь людей. Почву считают великой лабораторией, арсеналом, доставляющим средства производства, предмет труда, место для поселения людей.

Наиболее ценные в сельскохозяйственном отношении земли включают пашню, залежи и многолетние насаждения. Из всех возделываемых земель 590 млн. га приходится на долю зерновых, дающих в год 1197, 5 млн. т зерна.

Сельскохозяйственные земли расположены мозаично. Они занимают обширные территории в лесостепных и степных районах Северного полушария. На Евразию, включая Россию, приходится 841 млн. га, или 60 % всех возделываемых земель.

Обрабатываемые земли – результат сложных естественных про­цессов и труда многих поколений людей. Поэтому качество почв во многом зависит от длительности возделывания земли и культуры земледелия. Вместе с урожаем человек изымает из почвы значи­тельное количество минеральных и органических веществ, тем са­мым, обедняя ее. Так, при урожае картофеля в 136 ц/га почва теряет 48,4 кг азота, 19 кг фосфора и 86 кг калия. Поэтому необходимо систематически пополнять запасы этих элементов в почве внесе­нием удобрений. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека.

Таким образом, в одних случаях воздействие человека на поч­вы приводит к повышению их плодородия, в других – к ухудше­нию, деградации и гибели. К особо опасным последствиям влия­ния человека на почвы следует отнести ускоренную эрозию, за­грязнение чужеродными химическими веществами, засоление, за­болачивание, изъятие почв под различные сооружения (транс­портные магистрали, водохранилища). Ущерб, наносимый почвам в результате нерационального использования земель, принял угрожающий характер. Уменьшение площадей плодород­ных почв происходит во много раз быстрее, чем их образование. Особенно опасна для них ускоренная эрозия.

 

3. Основные виды воздействия на почву.

методы защиты.

 

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.

К канцерогенным соединениям, появление которых обус­ловлено неправильной химизацией сельского хозяйства, отно­сятся n-нитрозосоединения. Как правило, они вызывают обра­зование злокачественных опухолей печени, желудка, легких и других органов, обладают мутагенным и эмбриотоксическим действиями. n-Нитрозосоединения R₁R₂N-NO₂ могут образо­вываться в содержимом желудка человека, если в него одно­временно попадают нитрит NO₂ и вторичный амин R₁R₂NH. Образование этих соединений происходит при участии различ­ных микроорганизмов.

Для земледелия особенно важен баланс фосфора в экологи­ческих системах. Фосфор – важнейший биогенный элемент, и его дефицит резко снижает продуктивность растений. Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почве. Восполнение потерь возможно только путем внесения фосфор­ных и органических удобрений. В круговорот фосфора в био­сфере вовлечены почва, вода и растения.

Подкисление почв, вызываемое выпадением кислотных осадков, переводит фосфор в формы, недоступные для расте­ний.

Высокое естественное содержание калия в почвах обычно не лимитирует урожаи, однако в ряде природных зон повы­шенные дозы азота и фосфора на сельскохозяйственных угодь­ях приводят к отрицательному балансу калия.

Сегодня человечество уже не может использовать экстен­сивный путь развития сельского хозяйства, в то же время ин­тенсивный путь, основанный на поддержании и повышении плодородия почв, связан с обязательным применением удобре­ний. Однако при нарушении технологии использования удоб­рений, их неблагоприятное воздействие на окружающую при­родную среду многосторонне сказывается на различных ком­понентах биосферы. При этом может происходить:

- нарушение круговорота и баланса питательных веществ, снижение плодородия почв;

- снижение урожаев сельскохозяйственных культур и ка­чества продуктов;

- развитие грибковых и других заболеваний растений, рост сорняков из-за нарушения соотношения макро- и микроэлементов в почве;

- попадание питательных элементов удобрений и почвы со стоками в грунтовые воды, а далее в поверхностные водоемы, что вызывает их эвтрофикацию;

- проникновение в стратосферу оксидов азота, образую­щихся при денитрификации азотных соединений почвы и удобрений, способствует разрушению озонового слоя.

В ряде стран сокращение земель, используемых в сельском хозяйстве, происходит из-за чрезмерного выпаса скота: в Ар­гентине и Чили из-за этого выведено из использования свыше 100 млн. га некогда обрабатываемых земель. Выпас скота при­вел в негодность пастбища, и способствует продвижению пус­тынь в Ираке, Сирии, Индии.

В VI в. нашей эры начался быстрый рост поселений. С это­го времени человек планомерно отторгает у дикой природы участки лесов, лугов и других естественных экосистем для воз­ведения городов и поселков, строительства дорог, промышлен­ных предприятий, свалок. Происходящее в развитых странах сокращение удельного количества пашни, приходя­щегося на душу населения, обусловлено также изъятием зе­мель для промышленных нужд. Ежегодно в США более 1 млн. га сельскохозяйственных угодий уходит на строительство но­вых районов городов, поселков, автострад и другие виды хо­зяйственной деятельности.

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);

- 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);

- пищевой промышленности (кости, шерсть);

- легкой и текстильной промышленности.

Накопление значительного количества твердых отходов во многих отраслях обусловлено существующим уровнем про­мышленных технологий, не предусматривающих комплекс­ной переработки сырья. Многие технологии предусматривают использование не более 8-10 % сырья, а некоторые даже ме­нее 1 % от добытого. Все остальное поступает в отходы или от­валы. Помимо того, что промышленные отходы занимают зна­чительную территорию, они служат источником химического загрязнения почвы, гидросферы и атмосферы. Стекающие с гор отвалов атмосферные осадки преимущественно загрязне­ны химически активными и вредными для биосферы вещест­вами. Это ведет к формированию вокруг отвалов и хранилищ зараженных зон. Загрязняющие вещества попадают в грунто­вые воды и поверхностные водоемы. В сухую погоду отвалы пылят, а отвалы угольных шахт даже самовозгораются, что за­грязняет атмосферу.

Ежегодное потребление минерального сырья в мире со­ставляет более 100 млрд. т. В результате столь интенсивного использования недр Земли облик планеты сильно изменился. В промышленно развитых районах сформировался антропо­генный ландшафт [1],значительно отличающийся от природно­го. Это привело к существенному изменению (упрощению) био­ценозов, свойственных таким районам. К твердым отходам также относится обезвоженный активный ил, образующийся на очистных сооружениях промышленных предприятий и го­родов.

Для обезвреживания наиболее токсичных неутилизируе­мых твердых и жидких отходов промышленности, содержа­щих хром, кадмий, свинец, ртуть, цианистые соединения, пес­тициды, отработанные катализаторы, производят их за­хоронение на специально оборудованных полигонах.

Проблема утилизации твердых бытовых отходов – одна из острейших экологических проблем, стоящих перед городами и особенно перед крупными, где на одного жителя в год образуется 200-750 кг твердых быто­вых отходов. Примерно треть этого количества составляют пи­щевые отходы, а еще треть – бу­мага и картон. Постепенно рас­тет содержание в бытовых отхо­дах пластических масс. При сжигании бытовых отходов, со­держащих полимерные матери­алы, возможно образование весь­ма токсичных соединений, на­пример диоксинов².

Во многих регионах России, странах СНГ, отчасти Восточной Европы и в развивающихся стра­нах реальная последователь­ность удаления отходов потребления и быта включает два ос­овных элемента – источник твердых бытовых отходов(ТБО) и свалку (полигон).

Российские полигоны, за ред­ким исключением, производят подавляющее психологическое впечатление, отравляют атмос­феру и гидросферу, губят рас­тительный покров, формируют неблагоприятную для челове­ка окружающую среду. Свалки являются центрами кон­центрации люмпенизированного населения, что вызывает на­пряженную социальную и криминогенную обстановку вокруг них.

Анализ мирового опыта обращения с отходами показывает, что в большинстве стран Европы и Северной Америки за послед­нее десятилетие произошли значительные изменения. Последо­вательность удаления отходов в этих странах сегодня включает ряд обязательных этапов, к числу которых относятся:

- редукция (уменьшение объемов образования ТБО преж­де всего путем рационализации потребления);

- вторичное использование (использования фракций от­ходов, обладающих потребительскими свойствами);

- переработка (использование соответствующих фракций ТБО в качестве сырья для производственных процес­сов);

- утилизация энергии (извлечение энергетического по­тенциала отходов);

- захоронение остатков ТБО, не обладающих никакими полезными свойствами, на экологически нейтральных полигонах.

Полнота осуществления такого алгоритма обращения с от­ходами в разных странах определяется конкретными экономи­ческими, сырьевыми, демографическими и другими условия­ми. В зависимости от них принимаются адекватные наци­ональные законодательные акты, вводятся соответствующие организационно-финансовые механизмы, определяющие наи­более важные акценты в переработке ТБО. В целом эти шаги направлены на создание условий, стимулирующих внедрение приоритетных для данной конкретной страны методов перера­ботки отходов.

Технологии переработки, как правило, включают в себя компостирование органического материала, извлечение метал­ла и пластиков, сжигание относительно сухих фракций отхо­дов. Вместе с тем даже самые современные схемы удале­ния ТБО включают полигоны захоронения, куда поступают ос­татки от переработки отходов.

В одной из богатейших развитых стран – США на протя­жении последних 40 лет доля мусоросжигания в системе обез­вреживания ТБО практически постоянна и составляет пример­но 15-20 %, тогда как европейская практика за­ключается в постоянном увеличении доли их сжигания.

Показателен пример Германии, где за четыре года, с мо­мента ввода в действие закона об обращении с ТБО (1997 год), объем захоронений в стране снизился на 20 %. В основ­ном такой результат достигнут благодаря внедрению метода компостирования садовых и дворовых отходов, а также раз­дельному сбору упаковочных материалов и других фракций ТБО.

Твердые бытовые отходы в ряде случаев не менее опасны, чем промышленные. Наиболее характерным примером явля­ется проблема ртутной безопасности, осознанная в настоящее время как одна из важнейших среди иных экологических проблем в городах, крупных индустриальных центрах, в том числе в Москве.

Металлическая ртуть и ее соединения – наиболее токсич­ные среди загрязнителей окружающей природной среды, так как ртуть является веществом первого класса опасности. Это – один из хорошо изученных в настоящее время токсикантов. В виде аэрозоля она попадает в организм вместе с воздухом и затем длительное время воздействует на человека. При кон­центрациях выше 0,25 мг/м³ ртуть полностью задерживается легкими, а при наличии в воздухе закрытых помещений (подъ­ездах дома, школьных подвалов) ртутных паров в кон­центрации 0,1-0,8 мг/м³ у людей наблюдаются острые отрав­ления.

Наиболее распространенный источник ртутного загрязне­ния в городских условиях – вышедшие из эксплуатации лам­пы дневного света (люминесцентные лампы[2]) и ртутьсодержащие приборы, наиболее известными из которых являются термометры и тонометры (приборы для измерения артериального давления). Так, по оценкам специалистов, ежегодно только на предприятиях Москвы выходит из строя 6-7 млн. шт. лю­минесцентных ламп, а эти лампы также используют в общест­венных зданиях, учебных заведениях, лечебных учреждениях и в жилых домах (преимущественно для освещения подъездов, где их ежегодно заменяют на новые в количестве около 2 млн. шт./г.).

Каждая люминесцентная лампа, кроме стекла и алюми­ния, содержит до 100 мг ртути, следовательно, в 1 млн. отрабо­тавших ламп находится около 100 кг этого металла. Если лам­па разбивается, ртуть попадает в воздух. В большинстве случаев отработавшие свой срок ртутьсодержащие приборы выбрасы­вают вместе с бытовыми отходами в контейнеры для мусора. При вывозе ТБО на свалки лампы и приборы чаще всего разбиваются, и ртуть может свободно поступать в почву, грунтовые воды и испаряться в атмосферу.

Одним из видов антропогенного воздействия на почву яв­ляется усиление (ускорение) процессов водной и ветровой эро­зии.

Под эрозией (от лат. erodere – разъедать) почвы понимают мно­гообразные процессы разрушения и выноса почвенного покрова потоками воды и ветра.

Эрозия – естественный процесс, существующий в природе, ко­торый протекает очень медленно, а поэтому разрушение и потери почвы от выдувания и смыва уравновешиваются процессами поч­вообразования. Эта естественная, или геологическая, эрозия явля­ется частью эволюции Земли. Наряду с этим нормальным геоло­гическим процессом, существует антропогенная (ускоренная), или разрушительная, эрозия, возникающая под влиянием деятельности людей. При этом процессы разрушения и сноса почвы происходят во много раз бы­стрее, чем при естественной эрозии. Потери почвы не компенси­руются естественными почвообразовательными процессами, и поч­ва частично или даже полностью теряет плодородие.

Образование плодородного гумусового горизонта мощностью 20-25 см происходит в течении 2-7 тысячелетий. При ускоренной эрозии разрушение этого слоя может произойти за 10-30 лет. При катастрофических ураганах, ливнях нарушенные хозяйственной деятельностью почвы могут быть уничтожены в течение несколь­ких дней или даже часов.

Различают несколько типов антропогенной эрозии почв (рисунок 1). Ветровая, или эоловая, эрозия (дефляция) связана с перемещением мелких (d =до 1 мм) частиц почвы под действием ветра. Сухие песчаные почвы, содержащие большое количество мелких пыле­видных частиц, бедны гумусом и мелкоземом, их плодородие рез­ко снижено. Ветер выдувает почву из-под посевов, обнажает кор­ни растений, вызывая их гибель. Почва приносится ветром на территории поселков, наметается в виде холмов и препятствий. Ветровая эрозия может происходить в разное время года, при лю­бой силе ветра. Интенсивность ее возрастает при сильных ветрах (15-20 м/с) весной на взрыхленных почвах, не закрепленных кор­нями растений.

Существует местная, или повседневная, ветровая эрозия (по­земка) и пыльные, или черные, бури. Повседневная эрозия носит локальный характер, особенно активно она проявляется на ветроударных склонах, бывает низовой и верховой. При низовой поземке частицы почвы поднимаются ветром до полутора метров от по­верхности земли. Поземка опасна для молодых побегов: твердые частицы рассекают листья растений, нарушая покровные ткани. Местная ветровая эрозия может быть верховой, когда при силь­ных ветрах образуются смерчи, столбы пыли, поднимаемые вет­ром на большую высоту.

Пыльные, или черные, бури возникают при сильных ветрах. Ветер поднимает такое количество пыли, что воздух теряет прозрачность. В песчаных пустынях они известны с древних времен. Пыльные бури захватывают огромные территории. Пыльные бури свирепствуют во многих районах Африки, Азии, Австралии, они отмечены в южных районах Украины, на Северном Кавказе, в Нижнем Поволжье, Казахстане и Средней Азии. В 1969 и 1972 годах они охватили Ростовскую область, Ставропольский край, южные районы Украины. В засушливом 1999 году опасность пыльных бурь возникла в Воронежской и Орловской областях.

 

Рисунок 1 – Основные виды эрозии почв

 

Ветровая эрозия особенно опасна для песчаных, супесчаных, карбонатных почв. Сведение лесов, разрушение растительного по­крова при перевыпасе скота, неправильная обработка почвы в засушливых районах приводят к возникновению подвижных пес­ков, наступающих на плодородные почвы оазисов, поселки и горо­да. Они представляют большую угрозу хозяйству, поэтому закре­пление песков, борьба с ветровой эрозией являются важными за­дачами охраны и восстановления плодородия почв.

Часто вмешательство человека в естественные природные про­цессы усиливает аридизацию территорий. Под этим термином понимают сложные и разнообразные явления умень­шения увлажненности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Аридизация обширных территорий Африки, Юго-Восточной и Южной Азии, Южной Америки проявляется частыми засухами, наступлением пустынь на окраинные участки саванн, оазисов, опустыниванием ранее плодородных районов. Аридизация этих районов объясняется примитивным земледелием, нерациональ­ным использованием пастбищ, беспорядочным применением тех­ники. Ряд ученых полагает, что возникновение пустынь Ближнего Востока и Северной Африки связано с вырубкой лесов и нерацио­нальным использованием пастбищ. Наступление пустыни на са­ванны и оазисы Северной Африки продолжается.

Водная эрозия может быть плоскостной, струйчатой и овражи­стой, она вызывает оползни и сели. При плоскостной эрозии про­исходит постепенный смыв поверхностного слоя почвы талыми водами и дождями. Частицы почвы, смытые с возвышенных уча­стков, задерживаются в понижениях. Образующиеся во время таяния снега и дождей промоины почвы заравниваются при обра­ботке. Поэтому на первых стадиях эрозия малозаметна. Обнару­жить ее можно тогда, когда на возвышенных участках, лишенных верхнего плодородного слоя, выступают нижние, более светлые горизонты, а в понижениях скапливается смытая часть почвы, бо­лее темная и плодородная. На почвах, лишенных гумусового го­ризонта, растения развиваются плохо, урожайность снижается. Бороздчатая, или струйчатая (ручейковая), эрозия интенсивно развивается при дружном тая­нии снега весной и во время сильных ливней на полях, воз­деланных на склонах холмов, лишенных растительности и за­нятых пропашными культура­ми. Вода, стекающая по скло­нам, увлекает за собой частицы почвы, образуя неглубокие па­раллельные струйчатые размы­вы. Развитию ручейковой эрозии способствует рас­пашка почвы вдоль склонов.

Овражная эрозия развивает­ся на крутых и пологих скло­нах, лишенных древесной рас­тительности, со слабо развитой дерновиной. Ручейки, сбегаю­щие со склона, соединяются вместе, образуя единый поток. Он смывает поверхностный слой почвы, углубляет дно до материнской породы, подмыва берега. Скорость формирования оврагов зависит от особенностей почв, рельефа местности, природно-климатических условий. Средняя скорость роста оврага 1-3 м в год; есть районы, где она достигает 8 и даже 25 м в год. Овраги врезаются в поля, сокращают пахотные земли, затрудняют применение техники. Появление овражной сети связано с нерацио­нальным земледелием, с бесхозяйственным отношением к земле.

Селевые потоки и оползни – наиболее опасные формы водной эрозии в горах. Возникают они вследствие вырубки горных лесов, неумеренного выпаса скота, который вытаптывает травянистую растительность, нарушает, разбивает дернину на склонах. Сели (в пер. с арабского – поток) – это мощные горные грязекаменные потоки, вызванные сильными дождями. Вода сносит с крутых склонов не только почву, но и большие камни и вырванные с кор­нем деревья. Обладая большой разрушительной силой, селевые потоки приносят большие убытки хозяйству, сопровождаются человеческими жертвами.

Селевые потоки характерны для всех горных систем мира. Ис­торические хроники содержат сведения о многочисленных ката­строфических селях в Тирольских Альпах в Австрии: в 600, 1111, 1347, 1659, 1669, 1697 годах.

Опустошительные селевые потоки известны в горных системах Средней Азии и Кавказа. Так, 8 июля 1921 года мощный селевой по­ток обрушился на город Верный (Алма-Ата). Первая волна шириной 200 м и высотой с двухэтажный дом шла по направлению главного русла реки Малой Алмаатинки. Всего на город обрушилось 80 от­дельных волн. Общее количество перенесенной грязекаменной мас­сы составило 2 млн. м³. Самым сильным разрушениям подверглась верхняя часть города, где были уничтожены дома и сады с огром­ными старыми деревьями, и сама местность стала неузнаваемой.

Попытки предотвратить катастрофы, вызываемые селевыми потоками, предпринимались еще в глубокой древности. Известны противоселевые плотины в Древнем Египте. В 1640 году в Тирольских Альпах была сооружена одна из наиболее старых европейских противоселевых плотин. Эта каменная дамба высотой от 3 до 6 м, длиной 230 м и шириной в верхней части 2-4 м и сегодня продолжает защищать поселки от селевых потоков.

Селевая опасность возникает в связи со стремлением людей ис­пользовать земли, подверженные воздействию селевых потоков. Поэтому освоение горных склонов должно сопровождаться спе­циальными профилактическими мерами. Они подразделяются на три группы: оповещение населения, активные воздействия на процессы селеобразования, защита от сформированных селевых потоков.

Оповещение населения о возможности возникновения разруши­тельных потоков проводится для того, чтобы исключить челове­ческие жертвы и снизить материальный ущерб от селей, предотвра­тить которые невозможно. Долгое время оповещение о возмож­ности возникновения селя проводилось самим населением в селеопасных районах, затем по местному радио. В настоящее время сейсмическая система оповещения о селевой опасности, снабженная электронным оборудованием, посылает сигнал, который улавли­вается радиоаппаратурой.

Наиболее перспективны активные воздействия на процессы се­леобразования: задернение и облесение склонов; создание нагор­ных канав, валов, запруд для того, чтобы задержать ливневые во­ды на склонах, увеличить просачивание воды в почву и уменьшить поверхностный сток; мелиорация водосборов и ледниково-моренных комплексов и некоторые другие.

К водной эрозии следует также отнести уничтожение почв и земельных ресурсов, которое происходит в результате волновой деятельности, - это процессы абразии и переработки берегов, они происходят наиболее активно вдоль берегов водохранилищ. На­пример, после строительства волжского каскада водохранилищ бе­реговая линия отступала со средней скоростью 10-15 м в год.

Ирригационная эрозия характерна для районов орошаемого зем­леделия, возникает в результате неумеренного и неправильного полива. Вода, подаваемая на поля, идет мощным потоком, стекает по склонам, смывает и разрушает почву, что может привести к образованию оврагов.

Водная эрозия распространена на Земле значительно шире, чем ветровая, причиняемый ею вред более существенный. Поверхностными стоками воды сносятся плодородные частицы почвы, происходят ее выщелачивание, частичная или полная по­теря плодородия. На эродированных участках снижается урожай сельскохозяйственных растений: на слабосмытых на 10-15 %, среднесмытых на 15-40 %,