АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА НЕДРА И ПОЧВЫ

Лекция № 6
АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА НЕДРА И ПОЧВЫ
Учебные цели
Изучить основные источники антропогенного воздействия на недра и почвы; методы и средства снижения
техногенного воздействия на ландшафт и почву
Место занятия
Лекционная аудитория
Время
90 минут
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ И РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ
Проверка подготовленности обучаемых к занятию
1-й учебный вопрос: Источники антропогенного воздействия
на недра и почвы
2 мин
30 мин
2-й учебный вопрос: Методы и средства снижения
техногенного воздействия на ландшафт
и почву
55 мин
Подведение итогов занятия
3 мин
90 мин
ИТОГО
ЛИТЕРАТУРА
1. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. для вузов / Белов С.В., Девисилов
В.А., Ильницкая А.В. и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. — 4-е изд., испр. и доп. —
М.: Высш. шк., 2004.
2. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. для вузов / Белов С.В., Ильницкая А.В.,
Козьяков А.Ф. и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. –– 3-е изд., испр. и доп. –– М.: Высш.
шк., 2001.
3. Калыгин В.Г. Промышленная экология: Учеб. для вузов. – М.: Academia,
2004.
4. Инженерная экология: Учебник / Под ред. Проф. В.Т.Медведева. – М.:
Гардарики, 2002.
5. Промышленная экология: Учеб. Пособие для вузов / В.М. Гарин, В.Л.
Гапонов, Е.Л. Медиокритский / РГАСХМ, Ростов н/Д. 1999.
6. Радионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды/Радионов А.И.,
Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Учеб. для вузов. 2-е изд. –М.: Химия, 1989.
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Плакаты — 1. Источники антропогенного воздействия на почву
2. Негативные изменения в окружающей природной среде при освоении недр.
Раздаточный материал.
1
1- й учебный вопрос:
ИСТОЧНИКИ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕДРА И ПОЧВЫ
Экологическое состояние недр определяется, прежде всего, силой и характером
воздействия на них горнодобывающей, строительной и иной деятельности. В
современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра
огромны. Только за один год в мире извлекается и перерабатывается более 150
млрд. т горных пород, откачиваются миллиарды кубометров подземных вод,
накапливаются горы отходов. Сейчас на территории Донбасса расположены более 2
тыс. отвалов пустых пород – терриконов, достигающих высоты 50-80 м, а иногда
более 100 м, объемом 2-4 млн. м3. В России действуют несколько тысяч карьеров
для открытой разработки полезных ископаемых, из них самые глубокие –
Коркинские угольные карьеры в Челябинской области (более 500 м). Глубина
угольных шахт нередко превышает 1500 м. Ежегодное увеличение площадей под
карьерами в России составляет 350 км2. Общая площадь под карьерами занимает
свыше 21 тыс. км2. Наиболее активные воздействия человека на земную кору
представляют ядерные взрывы при испытании ядерного оружия.
Недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от
истощения запасов сырья, а также от загрязнения их вредными отходами, сточными
водами и т.д. С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воздействие
практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в
целом (рис. 1). Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы
сравнить с горнодобывающей промышленностью, по силе негативного воздействия
на природные экосистемы, исключая разве что природные и техногенные
катастрофы, подобно аварии на Чернобыльской АЭС.
Источниками загрязнения земли служат промышленность, транспорт,
энергетика, химические удобрения, хозяйственно-бытовые отходы и другие виды
деятельности людей (табл. 1).
Анализ данных таблицы показывает, что каждое искусственное вмешательство
в естественные процессы почвообразования приводит к изменениям, которые могут
иметь положительный и отрицательный эффект. Уровень загрязнения почвы
классифицируется на фоновый, локальный, региональный, глобальный.
Фоновым принято считать содержание загрязняющих веществ в почве,
соответствующее или близкое к ее природному составу.
Локальным считается загрязнение почвы вблизи одного или нескольких
источников загрязнений.
Региональное загрязнение возникает вследствие переноса загрязняющих
веществ на расстояние не более 40 км от техногенных и более 10 км от
сельскохозяйственных источников загрязнения.
Глобальное загрязнение почвы создается вследствие дальнего переноса
загрязняющего вещества на расстояние более 100 км от любых источников
загрязнения. Наибольшую опасность для почв представляют химические
загрязнения, эрозия и засоление. По степени опасности химические вещества
подразделяются на три класса: класс 1 – вещества высокоопасные; класс 2 –
2
вещества умеренно опасные; класс 3 – вещества молоопасные. Отнесение веществ к
классам опасности проводится в соответствии с ГОСТ 17.4.02-83. Так, мышьяк,
кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бензапирен относятся к веществам класса
1; бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром – к классу 2; барий, ванадий,
вольфрам, марганец, стронций – к классу 3.
Л
и
т
о
с
ф
е
р
а
Изменение рельефа местности (карьерные выемки,
терриконы, отвалы, хвостохранилища и др.)
Активация опасных геологических процессов (карст,
оползни), оседание и сдвижение горных пород
Изменение физических полей (геотемпературного и др.),
особенно в районах вечной мерзлоты
Химическое загрязнение почв, механическое нарушение почв
Истощение водоносных горизонтов и ухудшение качества
подземных и поверхностных вод
Гидросфера
Снижение расходов малых рек, чрезмерное осушение болот,
почв и горных пород
Загрязнение атмосферного воздуха выбросами метана, серы,
оксидов углерода из горных
Истощение водоносных горизонтов и ухудшение качества
подземных и поверхностных вод
Атмосфера
выработок
Газовыделение и горение отвалов, терриконов (выделение
оксидов азота, серы, углерода), газовые и нефтяные пожары
Выбросы пыли при взрывах в карьерах, обогащении пыли
рудными элементами
Вырождение растительности, гибель рыбы из-за ухудшения
качества поверхностных вод при сбросе сточных вод
Растительный
и животный мир
Нарушение растительного покрова при строительстве
карьеров, захоронение травяного покрова под отвалами
Рис. 1. Негативные изменения в окружающей природной среде
при освоении недр
3
Таблица 1
Источники антропогенного воздействия на почву
Вид воздействия
Основные изменения в почвах
Ежегодная вспашка
Сенокошение, уборка
урожая
Выпас скота
Выжигание старой
травы (сорняков)
Орошение
Осушение
Применение
ядохимикатов и
гербицидов
Свалки
промышленных и
бытовых отходов
Работа наземного
транспорта
Сточные воды
Выбросы в атмосферу
Уничтожение лесов
Вывоз органических
отходов производства
и фекалий на поля
Шум и вибрация
Энергетические
излучения
Усиление взаимодействия с атмосферой, ветровая и водная
эрозия, изменение численности почвенных организмов
Уменьшение некоторых химических элементов, усиление
испарения
Уплотнение почвы, уничтожение скрепляющей почву
растительности, возникновение эрозии, обеднение почвы рядом
химических элементов, иссушение, удобрение навозом,
биологическое загрязнение (разложение трупов)
Гибель почвенных организмов в поверхностных слоях, усиление
испарения
При неправильном поливе происходит заболачивание и засоление
почв
Снижение влажности, возникновение ветровой эрозии
Гибель ряда почвенных организмов, изменение
почвообразовательного процесса, накопление некоторых опасных
для живых организмов ядов (от отравления пестицидами в мире
ежегодно погибает 14 тыс. Человек, а у 700 тыс. человек
ухудшается здоровье)
Снижение площади земель, пригодных для сельского
хозяйства, отравление почвенных организмов в
прилегающих участках
Уплотнение почв при движении вне дорог, загрязнение почв
отработанными газами и сыпучими материалами
Увлажнение почв, отравление почвенных организмов, загрязнение
почв органическими и химическими веществами, изменение
состава почв
Загрязнение почвы химическими веществами, изменение ее
кислотности и состава
Усиление ветровой и водной эрозии, усиление испарения
Загрязнение почв опасными организмами, изменение их состава
Замедление роста растений, гибель живых организмов
Замедление роста растений
По степени загрязнения почвы подразделяют на сильнозагрязненные,
среднезагрязненные, слабозагрязненные.
В сильнозагрязненных почвах количество загрязняющих веществ в несколько
раз превышает ПДК. Они имеют низкую биологическую продуктивность и
существенное изменение физико-химических, химических и биологических
4
характеристик, в результате чего содержание химических веществ в выращиваемых
культурах превышает норму.
В среднезагрязненных почвах превышение ПДК незначительно, что не
приводит к видимым изменениям их свойств.
В слабозагрязненных почвах содержание химических веществ не превышает
ПДК, но выше фона.
По степени устойчивости к химическим загрязнениям и характеру ответной
реакции почвы подразделяют на очень устойчивые, среднеустойчивые,
малоустойчивые. Степень устойчивости характеризуется такими показателями, как
гумусное состояние почв, кислотно-основные свойства, окислительновосстановительные свойства, биологическая активность, уровень грунтовых вод,
доля веществ, находящихся в растворенном состоянии.
При оценке устойчивости почв к химическим загрязнениям учитывают
показатели, характеризующие краткосрочные (2-5 лет) и долгосрочные (5-10 лет)
изменения почв и показатели ранней диагностики развития изменений в почвах.
Краткосрочные изменения свойств почв диагностируются по динамике
влажности, величине водородного показателя рН, составу почвенных растворов,
дыханию почвы (интенсивность выделения СО2), содержаанию питательных
веществ.
Долгосрочные изменения свойств почв диагностируются по содержанию и
запасу гумуса, по обеднению почв из-за эрозии, общей щелочности, кислотности, по
содержанию солей.
2- й учебный вопрос:
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СНИЖЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ЛАНДШАФТ И ПОЧВУ
Ландшафт – природный географический комплекс, в котором все основные
компоненты (верхние горизонты литосферы, рельеф, климат, воды, почвы, биота)
находятся в сложном взаимодействии, образуя однородную по условиям развития
единую систему.
По происхождению выделяют два основных типа ландшафтов – природный и
антропогенный.
Природный ландшафт формируется исключительно под влиянием природных
факторов и не преобразован хозяйственной деятельностью человека. Для
сохранения наиболее ценных ландшафтов государство создает заповедники,
заказники, национальные парки, на территории которых не допускаются изменения
природной структуры любым видом человеческой деятельности.
Антропогенный ландшафт – это преобразованный хозяйственной
деятельностью бывший природный ландшафт настолько, что изменена связь
природных компонентов. Сюда относятся ландшафты:
агрокультурный (сельскохозяйственный)
- растительность которого в
значительной степени заменена посевами и посадками сельскохозяйственных и
садовых культур;
5
техногенный структура которого обусловлена техногенной деятельностью
человека, связанной с использованием мощных технических средств (нарушение
земель, загрязнение промышленными выбросами и т.п.); сюда же входит ландшафт
индустриальный, образующийся в результате воздействия на среду крупных
промышленных комплексов;
городской (урбанистический) – с постройками, улицами и парками.
Защита ландшафтов и почв от прогрессирующего техногенного воздействия –
наиболее острая экологическая проблема, которая еще далека от своего решения. В
число основных звеньев экологической защиты ландшафтов и почв входят:



предотвращение необоснованного изъятия земель природных ландшафтов;
рекультивация нарушенного почвенного покрова;
защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны от уничтожения;

мелиоративные мероприятия (орошение, осушение, химическая мелиорация,
агролесомелиорация);

защита почв от водной и ветровой эрозии;

защита ландшафтов и почв от отходов производства и потребления.
Изъятие пахотных земель для капитального строительства и других целей
допускается лишь в исключительных случаях в соответствии с действующим
законодательством. Необходимо расширять использование для строительства
условно непригодных для сельского хозяйства земель, прокладывать коммуникации
под землей, повышать этажности застройки городов и населенных пунктов и т.д.
При проведении строительных и иных работ, связанных с механическим
нарушением почвенного покрова, предусматривается снятие, сохранение и
нанесение почвенного плодородного слоя на нарушенные земли. Плодородный слой
вывозится и складируется в специальных временных отвалах (буртах). Нанесение
его на нарушенные земли производят не позже, чем через год с момента окончания
работ.
Рекультивация – комплекс работ, проводимых с целью восстановления
нарушенных территорий и приведения земельных участков в экологически
безопасное состояние. Нарушенные земли теряют первоначальную ценность и
отрицательно влияют на ОПС. Объектами рекультивации являются:
- карьерные выемки, провальные воронки, терриконы, отвалы;
- земли, нарушенные при строительных работах;
- территории полигонов твердых отходов;
- земли, нарушенные в результате загрязнения их жидкими и газообразными
отходами (нефтезагрязненные земли, газогенные пустыни и др.).
Рекультивация (восстановление) осуществляется последовательно, по этапам.
Различают техническую, биологическую и строительную рекультивации.
Техническая рекультивация означает предварительную подготовку нарушенных
территорий для различного вида использования (засыпают карьеры, в глубоких –
устраивают водоемы, разбирают отвалы, закладывают «пустой» породой подземные
выработки и др.).
6
Биологическая
рекультивация
проводится
после
технической
на
подготовленных выровненных участках. С ее помощью формируют зеленый
ландшафт, создают условия для развития флоры и фауны, укрепляют насыпные
грунты, предохраняя их от водной и ветровой эрозии и т.д. При этом учитываются
законы развития сукцессионных процессов, позволяющих восстанавливать
биологическую продуктивность нарушенных земель. Строительный этап
рекультивации заключается в возведении на подготовленных территориях зданий,
сооружений и др. объектов.
Работы по рекультивации нарушенных территорий выполняются в
соответствии с ГОСТ 17.5.3.04-83 «Охрана природы. Земли, Общие требования к
рекультивации земель».
Для защиты территорий от отходов производства и потребления применяются:
утилизация отходов (использование их в качестве вторичного сырья, топлива,
удобрений.; извлечение и использование полезных компонентов и т.п.);
реутилизация (повторная переработка ранее образовавшихся отходов); захоронение
отходов (помещение их под землю в специально созданные выемки, брошенные
шахты и др.); детоксикация отходов (освобождение их от вредных компонентов на
специализированном оборудовании.
Санитарный надзор за охраной почв осуществляют органы санэпидемнадзора.
Общие требования к контролю и охране почв от загрязнений изложены в ГОСТ
17.4.3.04-85. Контроль качества почвы производится в соответствии с СанПиН
2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы».
Основными принципами сохранения плодородия почв, положенными в основу
деятельности государственных органов по управлению земельными ресурсами,
являются: планирование и районирование земель с учетом экономических фондов
землепользования: почвенно-мелиоративные работы по всей территории страны;
контроль состояния и плодородия почв с целью своевременного принятия мер по
недопущению снижения плодородия почв; приоритетное внимание к повышению
плодородия основных земель за счет мелиоративных работ; освоение новых земель
в короткие сроки; паспортизация всех земель и почв с разработкой планов
повышения их плодородия; введение системы правовой и экономической
ответственности землепользователей за состояние и охрану почв.
Состояние земельного фонда, его оценка, предупреждение и устранение
последствий негативных процессов определяются системой государственного
мониторинга. Важное место при этом отводится космическим наблюдениям.
Охрана земель осуществляется как государственными органами, предоставляющими
землю в пользование, так и землепользователями, которые обязаны обеспечивать ее
рациональное использование и оптимальное взаимодействие с природными
факторами.
Нарушители земельного законодательства привлекаются к административной и
уголовной ответственности.
7