Экологические последствия загрязнения литосферы
Министерство образования и науки РФ
Федеральное ГБОУ ВПО
Тамбовский
Государственный технический
Кафедра: «Природопользования и защиты окружающей среды»
РЕФЕРАТ
ПО
ДИСЦИПЛИНЕ «ЭКОЛОГИЯ» НА
ТЕМУ
«ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ЛИТОСФЕРЫ»
Выполнила ст. гр. БСТ – 12 Попова Я.С.
Проверил
преподаватель Володина Г.Б.
ТАМБОВ 2011
Содержание
- Введение ………………………………………………………………3
- Литосфера и ее строение. Почва……………………………………...4
- Роль литосферы, почвы в круговороте веществ в природе………...7
- Пути попадания загрязнений в почву……………………………….10
- Классификация почвенных загрязнений…………………………….11
- Последствия загрязнения литосферы, почвы……………………….13
- Контроль загрязнения почвы………………………………………...16
- Заключение……………………………………………………
………19 - Список используемой литературы…………………………………...20
Введение
Актуальность
экологического изучения литосферы, обусловленная
тем, что литосфера есть среда
всех минеральных ресурсов, одним
из основных объектов антропогенной
деятельности (составных природной
среды), через значительные изменения,
которого развивается глобальный экологический
кризис. 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.
В границах литосферы периодически происходили
и происходят грозные экологические процессы
(сдвиги, сели, обвалы, эрозия), которые
имеют огромное значение для формирования
экологических ситуаций в определенном
регионе планеты, а иногда приводят к глобальным
экологическим катастрофам. В России в
1991 г. была разработана программа, в которой
предусматривался в целях комплексной
переработки природных ресурсов и сырья
переход на безотходные и малоотходные
производства. При этом обеспечивались
независимость экологической экспертизы
и создание кадастра вторичных ресурсов
для учета вторичного сырья. Однако этот
процесс, в связи с коренной перестройкой
самой системы хозяйствования сильно
затягивается, что усугубляет положение
с охраной литосферы на территории России
и стран СНГ.
Литосфера
и ее строение
Земная
кора и верхняя часть мантии образуют
литосферу. Она представляет собой
«шар» из твёрдого вещества радиусом
около 6400км. Земная кора – внешняя
оболочка литосферы. Состоит из осадочного,
гранитного и базальтового слоев. Отличают
океаническую и материковую земную
кору. В составе первой отсутствует
гранитный слой. Максимальная толщина
земной коры около 70 км – под горными
системами, 30- 40 км – под равнинами,
наиболее тонкая земная кора – под
океанами, всего 5- 10 км. Остальную часть
мы называем внутренней литосферой, которая
включает также и центральную часть, называемую
ядром. О внутренних слоях литосферы нам
почти ничего не известно, хотя на их долю
приходится почти 99,5% массы Земли. Их можно
изучать только с помощью сейсмических
исследований. Литосфера разбита на литосферные
плиты – это крупные жесткие блоки земной
коры, которые двигаются по относительно
пластичной астеносфере. Литосфера под
океанами и континентами значительно
различается. Литосфера под океанами претерпела
множество этапов частичного плавления
в результате образования океанической
коры, она сильно обеднена легкоплавкими
редкими элементами и в основном состоит
из дунитов и гарцбургитов. Литосфера
расколота примерно на 10 больших плит,
самые крупные – Евразийская, Африканская,
Индо–Афстралийская, Американская, Тихоокеанская,
Антарктическая. Литосферные плиты движутся
с возвышающейся на них сушей. В основе
теории движения литосферных плит – гипотеза
А. Вегенера о дрейфе континентов. Литосферные
плиты постоянно меняют свои очертания,
они могут раскалываться в результате
рифтинга и спаиваться, образуя единую
плиту в результате коллизии. При столкновении
литосферных плит на их границах образуются:
горные системы, если в зоне столкновения
обе плиты несут материковую кору (Гималаи),
и глубоководные желоба, если одна из плит
несет океаническую кору (Перуанский желоб).
С этой теорией согласуется предположение
о существовании древних материков: южного
– Гондваны и северного – Лавразии. Границы
литосферных плит – это подвижные области,
где происходят горообразование, сосредоточены
области землетрясений и большинство
действующих вулканов (сейсмические пояса).
Самые обширные сейсмические пояса –
Тихоокеанский и Средиземноморского –
Трансазиатский. Литосфера под континентами
значительно холоднее, мощнее и, видимо,
разнообразнее. Она не участвует в процессе
мантийной конвекции, и претерпела меньше
циклов частичного плавления. В целом
она богаче несовместимыми редкими элементами.
В её составе значительную роль играют
лерцолиты, верлиты и другие богатые редкими
элементами породы. На глубине 120-150 км
под материками и 60-400 км под океанами залегает
слой мантии, называется астеносферой.
Все литосферные плиты как бы плавают
в полужидкой астеносфере, как льдины
в воде. В литосфере выделяют литобиосферу- эта
та часть литосферы, в которой присутствуют
живые организмы. Наиболее сильно подвергаются
загрязнению поверхностный слой литосферы
(почва).
Почва
Почвой называется
поверхностный слой земной коры, который
возникает в результате воздействия биосферы и
Роль
литосферы, почвы
в круговороте
веществ в природе
Независимо
от производственно-бытовой и
Фосфор
участвует в синтезе белка, скелета,
тканей мозга. Его круговорот происходит
совместно с углеродом, O2, азотом.
Основные запасы фосфора в горных породах,
в донных отложениях. В почве его мало,
поэтому в агроэкосистемах используются
фосфорные удобрения для получения высоких
урожаев его необходимо до 60-70кг на гектар.
Живое вещество биосферы и суши удерживает
огромное количество фосфора – лесные
массивы – до 100 кг/га. Добываются фосфорные
удобрения из литосферы, апатиты. Круговорот
происходит благодаря минерализации органического
фосфора. Сера участвует в биохимических
процессах живой клетки. Основную роль
в круговороте серы играют специализированные
микроорганизмы окисления или восстановления
этого элемента. В почве сера находится
в виде сульфатов, в воде – в виде ионов.
Минерал сера в природе встречается в
виде сульфидов, в извержениях вулканов
представлен довольно широко. Морские
организмы поглощают серу, круговорот
совершается благодаря деятельности сульфатредуцирующих
бактерий. Сульфаты морской воды восстанавливаются
до сероводорода. На суше сера, после отмирания
растений, переходит в почву, микроорганизмы
восстанавливают ее до минеральной –
сульфаты, которые поглощаются растениями.
Добыча топливно-энергетических ресурсов,
их сжигание нарушают естественный круговорот
серы. Поступление в атмосферу оксидов
серы оценивается 280 млн.т. в год и более,
что загрязняет не только атмосферу, но
и в виде кислых осадков изменяет pH почвы.
Пути попадания загрязнений в почву
Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику поступления этих загрязнений в почву:
- С атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Таким образом и образуются кислотные дожди
- Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твёрдые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносят значительную лепту в пополнение почвенных загрязнений.
- При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.
- С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.
Классификация почвенных загрязнений
Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление даётся по-разному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина по загрязнению почвы:
1) Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As (мышьяк), Mn (марганец).
2)
Пестицидами. Эти химические вещества
в настоящее время широко используются
в качестве средств борьбы с вредителями
культурных растений и поэтому могут находиться
в почве в значительных количествах. По
своей опасности для животных и человека
они приближаются к предыдущей группе.
Именно по этой причине был запрещён для
использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-
3)Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.
4)Радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. 137Cs (цезий-137), 144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и. т. д.
5) Мусором,
выбросами, отвалами,
отстойными породами. В эту группу входят
различные по характеру загрязнения смешанного
характера, включающие как твёрдые, так
и жидкие вещества, не слишком вредные
для организма человека, но засоряющие
поверхность почвы, затрудняющие рост
растений на этой площади.
Последствия
загрязнения литосферы,
почвы
Литосфера, почва оказывают влияние на здоровье человека опосредственно: через растения как продукта питания и животных; через питьевую воду, которая содержит все растворимые в ней химические элементы и соединения; через почвенный воздух, содержащий газообразные продукты почвы. Опосредственное влияние в виде болезней – этиологический фактор или как фактор риска. Этиологический фактор, как естественная геохимическая провинция вызывает эндемичные болезни. По йоду это эндемичный зоб, кретинизм, глухота, умственная отсталость, гипотрофия. По стронцию – уровская болезнь Кашина-Бека – деформирующий остеоартроз при дефиците Ca. В зоне песчано-подзолистых почв– мочекаменная болезнь, связанная с избытком Ca и Mg. А также такие как рассеянный склероз, онкология ЖКТ, сахарный диабет, гастрит, тиреотоксический зоб – связаны с недостатком йода и кобальта, при высоком содержании кремния. Дефицит в почве эссенциальных микроэлементов способствует усилению токсического действия свинца, кадмия, никеля. Техногенные, антропогенные биогеохимические провинции – есть факторы риска. Экспериментальным путем рассчитывают ПДК, на его основе ПДУВ – уровни внесения химических веществ в почву и их безопасные остаточные количества – БОК. ПДК в почве утверждены на 13 анионов металлов и нескольких десятков пестицидов и агрохимикатов. Превышение ПДК нитратов в продуктах приводит к росту сердечно-сосудистых заболеваний, иммунной системы, вызывает тяжелую болезнь крови – гемоглобинемию. Хлорорганические пестициды стабильны в окружающей среде. Гексахлоран проникает во все органы и ткани, липотропен, кумулируется в жировой ткани, блокирует ферменты дыхательной системы. Отдаленные последствия его накопления и действия – канцерогенное, тератогенное. Гигиеническое значение имеют ароматические полициклические углеводороды, галогенсодержащие соединения, диоксины, бифенилы. Фосфорорганические пестициды также нарушают ферментные сиситемы, способствую развитию болезней обмена веществ, расстройство иммунной системы. Нитрозамины – канцерогены. ПАУ – полиароматические углеводороды вызывают хронические токсические поражения кожи, сальных желез, костного мозга, лимфатической системы. Наиболее стабилен, канцерогенен – бензапирен. ПХ – полихлорированные, бифенилы – высокостабильны, чрезвычайно токсичны, канцерогенны. Широко используются в виде добавок к трансформаторным маслам, в качестве растворителей красок, чернил, в производстве пластмасс.
Асбест широко используется в промышленности, добывается из естественных месторождений, при ингаляционном поступлении - бластомогенен. Асбест - это группа минералов, имеющих волокнистую структуру, используется в производстве шифера, труб, в автомобильной, авиационной, тракторной, электротехнической промышленности и других отраслях. Вызывает диффузные интерстициальные фиброзы легких. У работников сельского хозяйства пыль как минеральная, так и органическая заболевание – биссиниоз (пыль хлопка, льна) – бронхоспатический синдром.
Алюминий – нейротоксичен, аэрозоли, перспиранты, дезодоранты – канцерогенен.
Берий – кумулируется в организме, высокотоксичен для костной ткани, гонадотоксичен.
Бор – кумулятивен, эмбриотоксический эффект.
Молибден – молибденовая подагра – артрозы, полиарталгии.
Мышьяк – токсичен, онкологичен.
Свинец – кумулируется в костной ткани, нарушение эритропоэза, поражаются почки, нервная система.
Селен – избыток нарушает формирование эмали зубов, кальциевый обмен.
Стронций – кумулятивен в костной ткани, нарушает физическое развитие.
Фтор – избыток его – флюороз – пятнистость зубной эмали.
Кадмий – высокотоксичен, входит в состав полимеров, токсическое поражение почек.
Никель – избыток – онкологичен.
Ртуть – высоколетуча, входит в состав ртутьсодержащих фунгицидов, высокотоксичен, кумулятивен, хронические интоксикации, метилртуть – болезнь Минамата.
Хром – гальванические производства, кожевенные, текстильные, поражает почки, печень, канцерогенен.
Цианиды – производство полимеров, кокса, гальвано-пластмасс. Циан – ион промежуточный продукт метаболизма.
Органические
вещества разных химических классов
обладают органолептическими свойствами,
например, СПАВ – синтетически поверхностно-активные
вещества – образуют пену – токсичны,
кумулятивны, мутагенны, канцерогенны.
Контроль загрязнения почвы
Установление предельно допустимых концентраций вредных веществ в почве в настоящее время находится еще в самом начале разработке. ПДК установлены примерно для 50 вредных веществ, преимущественно ядохимикатов, применяемых для защиты растений от вредителей и болезней. Однако почва не принадлежит к тем средам, которые непосредственно воздействуют на здоровье человека, тогда как воздух и вода вместе с загрязнителями потребляются живыми организмами. Неблагоприятное влияние загрязнителей почвы проявляется через трофическую цепь. Поэтому на практике для оценки степени загрязнения почвы используются два показателя:
- предельно
допустимую концентрацию в
- допустимые остаточные количества (ДОК), мг/кг массы растительности. Так, для хлорофоса ПДК равна 1,0 мг/кг, ДОК=2,0 мг/кг. Для свинца ПДК=32 мг/кг, ДОК в мясопродуктах составляет 0,5 мг/кг.
Санитарный контроль загрязнения почвы в условиях городов осуществляется санэпединслужбой. Под ее контролем находятся также транспортировка отходов, согласование мест складирования, захоронения и переработки.
Санитарно-химические показатели загрязнения почвы.
| Загрязняющее вещество | Число проб почвы с превышением ПДК, % | |||
| на всей обследованной территории | в селитебной (зеленой) зоне | |||
| Пестициды | 1,23 / 2,1 | 0,76 / 0,7 | ||
| Ртуть | 2,01 / 10,9 | 2,7 / 2,78 | ||
| Свинец | 8,02 / 7,3 | 8,4 / 9,07 | ||
| Кадмий | 3,14 / 14,13 | 3,6 / 5,55 | ||
Основная роль в минерализации органических веществ, обусловливающей самоочищение почвы, принадлежит почвенным микроорганизмам. Под действием ферментов гнилостных бактерий сложные органические вещества, попавшие в почву, разлагаются на простые минеральные соединения (СО2, Н2О, NH3, H2S), доступные для питания автотрофных организмов. Наряду с процессами распада органических веществ в почве происходят процессы синтеза. Так, серо-, железо-, водород- и метано-окисляющие бактерии, ассимилируя СО2, синтезируют органические вещества собственной клетки. С помощью ферментов нитрифицирующих бактерий NH3 окисляется до нитритов и нитратов (процесс нитрификации). Растения используют азот нитратов для построения белковых веществ протоплазмы.
В почве
беспрерывно совершаются
В процессе
самоочищения почвы содержание санитарно-показательных
микроорганизмов (бактерий группы кишечных
палочек и термофильных микробов)
в ней изменяется.При свежем фекальном
загрязнении в течение первых
двух недель в почве обнаруживают
главным образом Е. coli (61,6%) и в
меньшей степени Ent. aerogenes (38,4%). В процессе
самоочищения почвы через 21 день количество
Е. coli в почве уменьшается, а содержание
Ent. aerogenes возрастает. В средней полосе
СССР даже сильно загрязненные почвы
самоочищаются от бактерий группы кишечных
палочек по истечении нескольких
месяцев (5 мес и более) или 1—2 лет
— почвы плохо аэрируемые. Продолжительность
отмирания бактерий группы кишечных
палочек в почве зависит от нескольких
факторов: рН среды, температуры, влажности,
света. Губительно действуют на них антибиотические
вещества растений (пырея, костера и др.),
почвенные микробы-антагонисты. Термофильные
микроорганизмы в небольшом количестве
содержатся в кишечнике человека и животных.
В значительно большем количестве их обнаруживают
в навозе и компостах, т. е. там, где скапливается
значительное количество органических
веществ, которые при распаде разогреваются
до высоких температур (70°С и выше). В почву
термофилы попадают с фекалиями, навозом
и компостами. В незагрязненной почве
— их не обнаруживают. В качестве показателя
активности самоочищения почвы используют
определение энергии нитрификации. Усиленному
размножению нитрифицирующих бактерий
способствует наличие в почве большого
количества аммиака— продукта белкового
распада. Чем больше минерализовано органических
веществ в почве, тем интенсивнее протекает
процесс нитрификации и, следовательно,
процесс самоочищения почвы.
Заключение
В нормальных
естественных условиях все процессы,
происходящие в почве, находятся
в равновесии, в ней осуществляются
процессы самоочищения. В результате
развития хозяйственной деятельности
человека происходит загрязнение, изменение
состава почвы и даже ее уничтожение.
В настоящее время на каждого
жителя нашей планеты приходится
менее одного гектара пахотной земли.
И эти незначительные площади
продолжают сокращаться из-за неумелой
хозяйственной деятельности человека.
Громадные площади плодородных
земель погибают при горнопромышленных
работах, при строительстве предприятий
и городов. Уничтожение лесов
и естественного травянистого покрова,
многократная распашка земли без
соблюдения правил агротехники приводит
к возникновению эрозии почвы
– разрушению и смыву плодородного
слоя водой и ветром. Эрозия в
настоящее время стала
Список используемой литературы
- Бродский А.К. Общая экология
- Лысов П.К., Акифьев А.П., Добротина Н.А. Биология с основами экологии Учебник для ВУЗов
- Маврищев В.В. Основы общей экологии. /Учебное пособие. – Минск. -2000. – С.309.
- Голубев Г. Н. Геоэкология. Учебник для студентов высших учебных заведений. – М.: Изд-во ГЕОС, 1999. – 338 с.
- Лебедева М. И., Анкудимова И. А. Экология: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. 80 с.
- Экология человека: Словарь-справочник / Авт.-сост. Н.А. Агаджанян, И.Б.Ушаков, В.И.Торшин и др.; Под общ. ред. Н.А. Агаджаняна. - М.:ММП "Экоцентр", издательская фирма "КРУК", 1997. - 208 с.
- Стожаров А.Н. Экологическая медицина. /Учебное пособие. – Минск-2002. – С.196.

- Экологические последствия лесных, степных и торфяных пожаров
- Экологические последствия мелиорации Полесья
- Экологические последствия от деятельности ТЭЦ-2 в городе Владивостоке
- Экологические последствия парникового эффекта
- Экологические последствия природных катастроф
- Экологические последствия радиационного загрязнения окружающей среды
- Экологические последствия роста населения
- Экологические последствия аварий на химических и нефтехимических производствах
- Экологические последствия военных действий
- Экологические последствия воздействия человека на Сузунский бор
- Экологические последствия Второй Мировой Войны
- Экологические последствия загрязнения атмосферы
- Экологические последствия загрязнения водоёмов нефтью, моющими синтетическими средствами, ядохимикатами, водорослями
- Экологические последствия загрязнения гидросферы