<<
>>

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА НА ЛИТОСФЕРУ, АТМОСФЕРУ И ГИДРОСФЕРУ

Литосфера с ее осадочными породами служит фундаментом почвенного покрова, вместилищем подземных вод и в то же время в верхних толщах является продуктом и компонентом биосферы. Литосфера служит гигантской кладовой разнообразных полезных рудных и нерудных ископаемых, а также основанием сооружений, воздвигаемых человеком. Литосфера является, таким образом, объектом труда человека.

Влияние развитого горного, шахтного хозяйства на литосферу и окружающую среду сложно и разнообразно. Различают три формы добычи полезных ископаемых: открытая, подземная шахтная добыча и закладка буровых скважин и колодцев для откачки жидких и газообразных продуктов (Libicki.

1982). Во всех случаях территория эксплуатации интенсивно осушается путем отбора подземных вод на больших глубинах для обеспечения работы механизмов и людей. Это ведет к обезвоживанию и пе- реосушке сельскохозяйственных угодий, уменьшению их продуктивности. Всегда наряду с рудой, нужной породой или жидкостью (нефть, воды) на поверхность извлекаются и складируются огромные массы пустой породы, часто содержащей вредные вещества, и откачиваются соленые или кислые (H2S04) воды, заливающие прилегающие пространства, отравляющие почвы и убивающие жизнь. В пустой породе, в шахтных и нефтяных водах иногда присутствуют высокотоксические соединения мышьяка, алюминия, свинца, кадмия, постепенно отравляющие округу. При должном внимании органов управления горное хозяйство можно организовать таким образом, что загрязнение окружающей среды будет сведено к минимуму.

Некоторые вскрышные осадочные горные породы, особенно лессы, обладают унаследованным плодородием (Донбасс, Никополь, Кривой Рог). Их можно использовать на удобрение или засаживать древесными породами, особенно из семейства мотыльковых. Заполнение карьеров открытой добычи остатками пустой породы и наложение на выровненную поверхность слоя лёссов и чернозема (30-40 см) позволяют получить высокоплодородные почвы, не уступающие лучшим черноземам (работы Н.Е. Бекаре- вича, Н.Т. Масюка на Украине).

Земная кора все больше вовлекается человеком в наземные процессы. Буровые скважины проникают на 6-8—10 км в толщу литосферы. Нефть, газы и подземные воды откачиваются с глубин сотен метров и нескольких километров. Изъятие огромного объема строительных материалов, каменного угля, пустой породы, различных руд и полезных ископаемых составляет 5—8 • 10* т/год и будет расти. В итоге в толщах земной коры создаются обширные пустоты, снижается давление, нарушается сложившееся равновесие горных пород. К этому присоединяется влияние веса наземных гигантских построек, масс воды и ила, аккумулированных в водохранилищах. Эти изменения массы и давления в сочетании с возникновением обширных пустот могут вызвать локальные оползни, заметные погружения поверхности земли.

Связь опускания суши с водозабором подземных вод для орошения хорошо прослеживается на примере равнин Калифорнии, Аризоны в США. Американскими исследователями показано, что уровень суши опускается на 0,1—1,0 см на каждый метр снижения уровня откачанных вод. На ряде массивов опускание составило в среднем 3 м. Параллельно оседанию развиваются трещины разрывов грунта (Горшков, 1982). Сводные данные М.С. Успенского свидетельствуют, что иногда максимальное опускание может достигать 16—26 см/год, а за период орошения до 8,5 м (Мексика, США). Оседание грунтов отмечается и вблизи крупных водохранилищ.

В районах нефтепромыслов (Азербайджан) и откачки газа происходят аналогичные явления, часто в сочетании с землетрясениями (Никонов, 1977).

В Нидерландах для защиты от моря строят мощные дамбы, отторгающие значительные территории. Например, пространство Зюдерзее ныне осушено и освоено под сельское хозяйство. Сочетание природных тенденций и последствий внедрения деятельности человека в толщи земной коры и в горные ландшафты усиливает или даже вызывает такие катастрофические явления, как глубокие размывы лёссов (50-100 м), проседание грунтов, гигантские цирковидные оползни (например, в Южном Крыму), обширные селевые потоки с гор или наводнения. В течение последних десятилетий наводнения, селевые потоки, оползни усилились на склонах и

подгорных равнинах, примыкающих к Гималаям, Тянь-Шаню, Кавказу, Карпатам.

Непредвиденные локальные явления в литосфере вызывают крупные каналы и водохранилища, уменьшающие сток речных вод и вынос мелкоземного, щебнистого и песчаного аллювия в устья рек. Подводная и надводная части дельт и ближайшие к устью берега находятся в динамическом равновесии с морским приливом, прибоем и прибрежными течениями. Уменьшение водного и твердого стока делает дельты и берега беззащитными, они могут быстро размываться приливами и полностью уничтожаться течениями и прибоем. Подобные явления наблюдались в дельтах Нила, Инда, некоторых рек Кавказа.

Велики и часто неожиданны последствия сооружения крупных гидротехнических сооружений, оросительных и осушительных мелиораций. Разбор крупных рек на орошение (Сырдарьи, Амударьи, Днепра, Волги, Кубани) привел к значительному опусканию уровня Аральского и Каспийского морей. Одновременно произошло заметное увеличение солености вод и в реках, и в этих водоемах. Фильтрация вод из оросительных и судоходных каналов составляет 50-60% водозабора. Фильтрационные воды из каналов и водохранилищ распространяются на глубину до сотни метров и на десятки километров в стороны от канала, полностью меняя водно-солевой режим территории (рис. 9). В областях современного медленного опускания эти явления из-за отсутствия естественной дренированности протекают бурно (например, зона Сивашей и Северокрымского канала). Свалки в глубоких оврагах и балках, большие отстойники для очистки вод влияют аналогично на верхние горизонты литосферы и на подземные воды, загрязняя их до глубины 20—30 м токсическими соединениями.

На глазах первобытного человека имели место оледенения и регрессии уровня Мирового океана (-70-100 м) во время оледенений. Человек наблюдал и послеледниковые трансгрессии Каспия, Черного, Азовского морей, обширные разливы и озера ледниковых пресных вод. Сейчас можно говорить об очень медленном общем повышении уровня вод в Мировом океане в послеледниковое время голоцена. Идут большие научные дискуссии вокруг проблемы возможного потепления климата планеты и таяния льдов Арктики и Антарктики. Этот вопрос был впервые поставлен М.М. Бу- дыко (1971) и затем рядом зарубежных и советских исследователей (Kellog, 1977; Голицын, 1983).

Повышение концентрации углекислоты в атмосфере до уровня 600— 800 частей на миллион (в настоящее время 340) может поднять температуру приполярных регионов и привести к исчезновению льдов Арктики и Антарктики. В предельном случает это может поднять уровень океана на 5 м и более. Конечно, это повлечет глубочайшие изменения в береговых зонах низменностей, в термическом режиме и в режиме атмосферных осадков суши. Пока предсказанное потепление климата не наблюдается; скорее наоборот, есть признаки похолодания.

Существует противоположная точка зрения и противоположный прогноз. Голоцен продолжается 10 тыс. лет, т.е. столько же, сколько в прошлом длились межледниковые периоды. Можно ожидать, таким образом, начальных этапов нового оледенения. Ведь и сейчас более 10% суши охвачено

Рис. 9. Геолого-гидрохимические разрезы. По результатам послойного опробования подземных вод при бурении (Гармонов, 1973)

1 — четвертичные отложения; 2 — нижнемеловые отложения (баррем) ; 3 — насыпной грунт; 4 — суглинки; 5 — пески мелко- и среднезернистые, слабоглинистые; 6 — пески тонко- и мелкозернистые, глинистые; 7 — уровень грунтовых вод; 8 — изолинии окисляемости. мг/л 02

оледенением, а вековая мерзлота равнин Сибири, Канады и Аляски (20% суши) явно вторичного, современного происхождения.

Учащение вулканических извержений, наблюдаемое в последнее время, запыление атмосферы пирогенными выбросами и антропогенными аэрозолями также может вызвать эффект похолодания, что снимет или ослабит тепловой эффект углекислоты в атмосфере (Bryson, 1974а). Воздействие человека на атмосферу весьма значительно и не исчерпывается эмиссией С02. Сюда же следует отнести выбросы в атмосферу окислов серы, окислов азота, аэрозолей и тонкой пыли. Дефляция (ветровая эрозия) , бури и штормы увлекают с суши аридных областей и с поверхности океана в атмосферу огромные количества минеральной, органической, солевой пыли, значительно меняющих альбедо самой атмосферы, а также приток и сохранение тепла. Пока неизвестно, ведет ли это к охлаждению или нагреванию атмосферы. Кислые дожди, представляющие собой разбавленные растворы H2S04, HN03, НС1, стали, к сожалению, частым явлением в северном полушарии.

За минувшее десятилетие человечество особенно остро почувствовало ограниченность и перерасход ресурсов пресной воды и необходимость крайне экономного их использования и зашиты. Вследствие переоткачки на водоснабжение и особенно на орошение оказались исчерпаемыми пресные горизонты (минерализация 0,5—1,5 г/л) подземных вод в ряде регионов США, Индийского субконтинента, юго-востока равнин Европы. Их уровень снизился на 3—5—10 м, а минерализация поднялась до 2-3 г/л и повышается далее; воды стали непригодными для использования. Почвы орошаемых территорий стали засоляться, терять плодородие и выпадать из земледелия (например, Аризона, Калифорния, Крым и др.).

Объем речных вод, строительство дамб и каналов для орошения полей наземными водами изменили водно-солевой баланс и суши, и речных бассейнов. Испарение и транспирация речных вод стали значительно преобладать над их стоком. Низкие КПД транспортируемой и используемой для поливов воды (30-40%) привели к подъему грунтовых вод и формированию регионального вторичного заболачивания и засоления почв. Строительство дренажных сооружений — необходимое средство борьбы с засолением и заболачиванием почв — повело за собой вынос многих миллионов тонн солей с дренажным стоком в речные русла и озера. Туда же поступает солевой сток фильтрационных возвратных вод.

Дренажные и возвратные воды, поступающие в речные русла, всегда минерализованы (до 2-3-5 г/л). В итоге минерализация воды большинства рек аридных областей в среднем и нижнем течениях стала повышаться с 0,2—0,5 до 1-2—3 г/л (особенно в летний меженный период). Это повсеместно наблюдаемое явление в дальней перспективе (после завершения рассолительных мелиораций), возможно, пойдет на снижение. Но в ближайшие 30-50 лет этот процесс в связи с расширением площадей орошаемых почв засушливых областей будет нарастать, что создаст трудности мелиоративного и гигиенического характера. Это уже наметилось для нижнего течения ряда рек США и Мексики, Индии и Пакистана, Египта, Юго- Восточной Европы, Средней и Восточной Азии. Борьба с этим явлением сложна и потребует ограничений в использовании пресной оросительной воды, перевода оросительных систем на полностью закрытую сеть и изоляции вод дренажного стока, препятствующей их сбросу в речные долины.

Наблюдается также накопление в речных, озерных и прибрежно-морских водах (в донных осадках, телах рыб и моллюсков) тяжелых токсичных металлов (ртути, кадмия, меди, свинца), поступающих со стоками шахтных, городских, индустриальных вод.

Далее мы специально вернемся к обсуждению этих сложных проблем, которые имеют не только теоретическое значение, но связаны с состоянием литосферы, океана, климата и биопродуктивностью почв, т.е. с судьбами человечества.

<< | >>
Источник: В.А.КОВДА. БИОГЕОХИМИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА. 1985

Еще по теме ВОЗДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА НА ЛИТОСФЕРУ, АТМОСФЕРУ И ГИДРОСФЕРУ:

  1. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА НА РАСТЕНИЯ
  2. АТМОСФЕРА
  3. АЭРОИОНЫ И ПСЕВДОАЭРОИОНЫ АТМОСФЕРЫ
  4. Электричество в атмосфере. Линейная и шаровая молнии
  5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭМИССИИ МЕТАНА ИЗБОЛОТ В АТМОСФЕРУ
  6. 17.2. ЧЕЛОВЕК КАК ОБЪЕКТ ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. АДАПТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА К СРЕДЕ ОБИТАНИЯ
  7. Глава VII УВЕЛИЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДАВ АТМОСФЕРЕ, ФОТОСИНТЕЗ И УРОЖАИ
  8. О МЕТОДЕ «ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ» ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИГАЗООБМЕНА НА ГРАНИЦЕ ПОЧВА/АТМОСФЕРА М. В. Глаголев, А. Ф. Сабреков
  9. Виды антропогенных воздействий
  10. Мониторинг и антропогенные воздействия
  11. 25.2. ПУТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА НА ПРИРОДУ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС