Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Литосфера и экология

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт–Петербургский государственный политехнический университет»

___

Инженерно - строительный факультет

Заочное отделение

Реферат на тему : «Литосфера и экология»

по дисциплине: «Экология большого города».

Работу выполнил:

Студент 4015/4 группы 4 курса

Блонская Юлия Валентиновна

Зачётная книжка № 10010018з

«28» декабря 2012 г.

Работу проверил:

Семин Евгений Геннадиевич

«____» ____________ 2012 г.

Санкт – Петербург

2012 г.

Оглавление

Введение 3

1. Литосфера. Общие положения. 4

1.1. Состав литосферы. 4

1.2. Строение литосферы. 6

1.3. Свойства литосферы. 8

2. Экологические функции литосферы. 9

2.1. Классификация экологических функций литосферы. 9

2.2. Геодинамическая функция. 10

2.3. Геофизическая функция. 12

2.4. Геохимическая функция. 13

2.5. Ресурсная функция. 14

3. Источники загрязнения почвы. 15

3.1. Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. 15

3.2. Промышленные предприятия. 15

3.3. Транспорт. 15

3.4. Сельское хозяйство. 16

3.5. Загрязнение почвы тяжелыми металлами. 16

3.6. Загрязнение почвы пестицидами. 17

4. Контроль загрязнения почвы. 18

5. Способы обезвреживания и утилизации отходов. 19

5.1. Способы обезвреживания жидких радиоактивных отходов. 19

5.2. Способы обезвреживания, утилизация и ликвидации твердых бытовых отходов. 19

6. Самоочищение литосферы. 21

Заключение 22

Список литературы 23

Введение

Актуальность экологического изучения литосферы обусловленная тем, что литосфера является средой 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 веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна отходов, в том числе более 50 кг полимерных, трудноразлагаемых.

Цель исследования изучить основные положения о литосфере и факторы, влияющие на нее.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Изучить состав, строение и свойства литосферы;
Рассмотреть экологические функции литосферы;
Выяснить источники загрязнения почвы и способы борьбы .

Наибольшая трудность, которая определяет многое в решении экологических проблем - все же недостаточная озабоченность человеческого общества в целом и многих его лидеров проблемами сохранения окружающей среды.

Литосфера. Общие положения.

Литосферой называют твердую оболочку Земли, состоящую из земной коры и слоя верхней мантии, подстилающего земную кору. Расстояние нижней границы земной коры от поверхности Земли изменяется в пределах 5-70 км, а мантия Земли достигает глубины 2900 км. После нее на расстоянии 6371 км от поверхности находится ядро.

Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовые слои. На поверхности литосферы находится почва.

Рис.1. Строение литосферы (разрез).

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. Литосфера не есть единое целое. Она расколота на отдельные куски, части, которые называют плитами. Сейчас литосфера Земли состоит из семи больших плит и нескольких более мелких плит. Литосферные плиты скользят в определенных направлениях, наезжая при этом друг на друга. Упираясь, друг в друга, они создают нарушение водного баланса и напряжения, которые заканчиваются землетрясениями.

Состав литосферы.

Основными соединениями, образующими литосферу, являются диоксид кремния, силикаты и алюмосиликаты. Большую часть литосферы составляют кристаллические вещества, образовавшиеся при охлаждении магмы - расплавленного вещества в глубинах Земли. При остывании магмы образовывались и горячие растворы. Проходя по трещинам в окружающих горных породах, они охлаждались и выделяли содержащиеся в них вещества.

В литосфере выделяют массив горных пород, земную поверхность и почвы. Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты. Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, окислов железа и щелочных металлов.

Основная масса организмов и микроорганизмов литосферы сосредоточенная в грунтах, на глубине не большее нескольких метров. Грунты - органо-минеральный продукт многолетней (сотни и тысячи лет) общей деятельности живых организмов, воды, воздуха, солнечного тепла и света есть одними из важнейших природных ресурсов. Современные грунты являются трехфазной системой (разнозернистые твердые частицы, вода и газы, растворенные в воде, и порах), которая состоит из смеси минеральных частиц (продукты разрушения горных пород), органических веществ (продукты жизнедеятельности биоты ее микроорганизмов и грибов). Наибольшей трансформации подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши. Суша занимает 29,2% поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которых важнейшее значение имеет плодородная почва.

Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: О, Si, Аl, Fe, Са, Мg, Na, К.

Строение литосферы.

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.

Остальная часть называется 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% всей массы Земли. Их можно изучать только с помощью сейсмических исследований.

Литосфера разбита на блоки - 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 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.

Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, самые крупные - Евразийская, Африканская, Индо-Австралийская, 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. С другой стороны, разделение земной коры на плиты не однозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Движение литосферных плит обусловлено перемещением вещества в верхней мантии. В рифтовых зонах оно разрывает земную кору и расталкивает плиты. Большинство рифтов находится на дне океанов, где земная кора тоньше. На суше крупнейшие рифты расположены в районе Великих Африканских озер и озера Байкал. Скорость движения литосферных плит - -1-6 см в год.

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).

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.

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.

Свойства литосферы.

Существенным, хотя и не всегда сразу заметным, стало нарушение литосферных функций почв, в которых почвенный покров выступает как некая защитная по отношению к литосфере оболочка, контролирующая состав верхних горизонтов литосферы и их функционирование. Важнейшим свойством литосферы является ее изменчивость.

Неоднородность литосферы проявляется в таких важнейших ее свойствах, как анизотропность и симметрия-диссимметрия. Анизотропность формально можно определить как зависимость некоторой функции геологического параметра от преобразований вращения. Это свойство проявляется на всех уровнях организации литосферы: в виде структурной этажности, ярусности, фациальной изменчивости, слоистости, а также различия текстуры, показателей свойств грунтов и мер их рассеяния в главных направлениях изменчивости и по глубине.

Литосфера не просто анизотропна по структуре и свойствам. Ей присуща «высшая» форма анизотропности - симметрия-диссимметрия. Симметрию-диссимметрию литосферы следует считать ее фундаментальным свойством. Она проявляется на всех уровнях организации литосферы, начиная с уровня минералов (симметрия кристаллической решетки) и кончая уровнем геооболочек (симметрия шара). Свойство симметрии уровня минералов широко известно из трудов Е. С. Федорова, А. В. Шубникова и других специалистов-кристаллографов.

К числу важнейших свойств литосферы принадлежит ее дискретность. Дискретность твердого минерального вещества проявляется в виде пористости, пустотности (кавернозности), трещиноватости, тектонической нарушенности. Дискретностью твердой фазы обусловлено наличие в составе литосферы жидкой, газовой и биологической компонент.

Важнейшим фундаментальным свойством литосферы, отличающим ее от простых тел, является организационностъ, которая, прежде всего проявляется: в уровнях организации вещества литосферы - минеральном, горно-породном, формационном; в наличии структур различных уровней, обусловливающих анизотропность, симметрию-диссимметрию. Организационные свойства литосферы выявляются уже на минеральном уровне в виде кристаллической структуры минералов.

Экологические функции литосферы.

Экологические функции литосферы – функции, определяющие (отражающие) роль и значение литосферы, включая подземные воды, нефть, газы, геофизические поля и протекающие в ней природные и антропогенные геологические процессы, в жизнеобеспечении и эволюции биоты , главным образом, человеческого сообщества.

Классификация экологических функций литосферы.

Классификация экологических функций литосферы включает:

Геодинамическую экологическую функцию литосферы - отражает свойство литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные геологические процессы и явления. Она изучается экологической геодинамикой;
Геофизическую экологическую функцию литосферы - отражает совокупность свойств геофизических полей полей (неоднородностей) литосферы влиять на состояние биоты и человека. Она изучается экологической геофизикой;
Геохимическую экологическую функцию литосферы - отражает свойство геохимических полей (неоднородностей) природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты в целом и здоровье человека в частности. Она изучается экологической геохимией;
Ресурсную экологическую функцию литосферы - определяет роль минеральных органических и органоминеральных ресурсов литосферы, а также ресурсов геологического пространства, необходимых для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и социальной структуры (человеческое сообщество). Она изучается экологическим ресурсоведением.

Можно выделить четыре класса состояния литосферы:

удовлетворительное или благоприятное;
условно удовлетворительного или неблагоприятное;
неудовлетворительное или весьма неблагоприятное;
катастрофическое - ему соответствует четыре зоны нарушения экосистемы – нормы, риска, кризиса и бедствий.

Геодинамическая функция.

Реализация геодинамической функции проявляется как непосредственно - через негативное по отношению к биоте явления, так и опосредованно - через геофизическую, ресурсную, или геохимическую функции. Например, оценку эрозии можно рассматривать через интенсивность процесса и количественную охват ею определенной территории (геодинамический критерий оценки), или через потерю или сокращение земельных ресурсов и запасов гумуса (ресурсный критерий оценки).

Существует два подхода к оценке воздействия геодинамического фактора литосферы на биоту. Первый подход связан с анализом и оценкой воздействия отдельных геологических процессов на человека и проявляет экологические последствия этих процессов. Второй связан с изучением современных геодинамических зон и аномалий литосферы и их воздействием на биоту. Эти факторы определяют состояние массивов горных пород, участков повышенной трещиноватости, проницаемости, влияющих на особенности циркуляции подземных вод, увеличение количества геологических и экологически опасных техногенных процессов.

Геодинамические аномалии влияют на процесс проникновения физических и химических загрязнителей в литосферу, окружающий ландшафт, биологические объекты, на здоровье человека и снижают ценность почвенных ресурсов.

Иерархия структуры геодинамической экологической функции литосферы:

Первый уровень - все геологические процессы и геодинамические зоны.

Второй уровень - группы геологических, других природных и техногенных процессов, различающихся по характеру проявления и воздействия на экосистему и человека, и геодинамические аномалии.

Рис. 2.Структура геодинамической экологической функции литосферы (По А.Д. Абалакову)

Особенностью эколого-геодинамической функции литосферы является проявление негативных и позитивных свойств к развитию и пространственному распространению биоты. Некоторые геодинамические процессы не проявляют прямого воздействия на биоту, а другие оказывают катастрофическое воздействие на растительный покров, животный мир и человека.

Геофизическая функция.

Любое отклонение от естественных условий несет с собой опасность возникновения негативных для биоты последствий. В ответ на такое воздействие живые организмы могут адаптироваться или патологически измениться.

Геофизические поля – естественные физические поля космического и земного (ионосферного, атмосферного, гидросферного, литосферного, глубинного) происхождения, а также техногенные поля, действующие в пределах литосферы, преобразованные и распределенные ею.

Геофизические поля делятся на:

гравитационное (поле силы тяжести);
магнитное;
электрического тока (постоянного, переменного и медленно меняющегося);
температурное;
сейсмическое (поле упругих механических колебаний);
радиационное (поле ионизирующего излучения).

Наиболее экологически значимые - гравитационное, температурное, геомагнитное, электрическое и радиационное поля.

Геофизические поля (естественные и техногенные), накладываясь друг на друга, создают вблизи земной поверхности (по обе стороны от нее по вертикали) энергосферу (область существования избыточного энергетического потенциала). В пределах этой сферы происходит энергообмен между Землей и космическим пространством, объектами живой и неживой природы. Естественные и техногенные геофизические поля не существуют раздельно, они накладываются друг на друга в соответствии с принципом суперпозиции (наложения).

Проблемы геофизической экологической функции литосферы:

экологическое воздействие геофизических полей на природные и природно-технические экосистемы;
техногенное физическое загрязнение литосферы;
геопатогенез.

Геохимическая функция.

Геохимические неоднородности литосферы – это геохимические зоны, геохимические провинции и геохимические аномалии, являющиеся функциональными территориальными (точнее объемными) единицами эколого-геохимических исследований.

Геохимические неоднородности литосферы делятся на:

литохимические, обусловленные составом горных пород, почв, донных осадков, техногенных грунтов;
гидрохимические – подземных вод;
атмохимические – газовым составом почв, горных пород, подземных вод;
сноухимические – снегового покрова;
биохимические – биоты.

По генезису среди геохимических неоднородностей литосферы следует выделять:

природные (естественно-исторические), сформировавшиеся в ходе геологической жизни планеты;
природно-техногенные (новообразованные), формирование которых произошло в эпоху техногенеза вследствие использования высокоотходных технологий при низком уровне внедрения средозащитных мероприятий.

Выделяются три пути воздействия химических элементов литосферы на биоту и человека:

воздушный – через попадание токсикантов в виде газа или аэрозолей в организм человека;
водный – через подземные воды, употребляемые для

питьевого водоснабжения;

пищевой – через трофическую цепь от загрязненных растений к животным и человеку.

Чаще всего они проявляются совместно, усугубляя негативное воздействие на население, проживающее в зоне воздействия геохимических факторов. Принятие природоохранных мер не может быть основано лишь исключительно на оценке загрязнения местности через медико-статистические показатели (заболеваемость, смертность населения и т. д.), а требует установления среды и источников загрязнения и путей попадания токсикантов в организм человека.

Ресурсная функция.

Потребности человека не должны вступать в противоречие с потребностями биоты. В современном мире отмечается ресурсная напряженность, обусловливающая необходимость перехода человечества к системному ресурсному мышлению. Этот переход должен совершиться в ближайшие годы, поскольку человечество для этого имеет, по оценкам экспертов, всего 3—4 десятилетия. Важнейшая проблема экологической геологии - выработка теоретического фундамента, описывающего ресурсы литосферы.

Источники загрязнения почвы.

Источники загрязнение почвы классифицированы следующим образом.

Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия.

В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупных городов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратили в трудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких предметов, например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные вещества - диоксиды.

Промышленные предприятия.

В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при производстве синтетических каучуков в почву попадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки; при производстве резиновых изделий в окружающую среду поступают пылевидные ингредиенты, сажа, которые оседают на почву и растения, отходы резинотекстильных и резиновых деталей, а при эксплуатации шин - изношенные и вышедшие из строя покрышки, автокамеры и ободные ленты. Хранение и утилизация изношенных шин в настоящее время являются еще нерешенными проблемами, так как при этом часто происходит сильные пожары, которые очень трудно тушить. Степень утилизации изношенных шин не превышает 30% от общего их объема.

Транспорт.

При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.

Сельское хозяйство.

Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами.

Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть.

Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах почти все они необходимы для растений и живых организмов. В организме человека тяжелые металлы участвуют в жизненно важных биохимических процессах. Однако превышение допустимого их количества приводит к серьезным заболеваниям.

Тяжелые металлы накапливаются в почве и способствуют постепенному изменению ее химического состава, нарушению жизнедеятельности растений и живых организмов. Из почвы тяжелые металлы могут попасть в организм животных и людей и вызывать нежелательные последствия.

Весьма токсичным для живых организмов является свинец. Из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг его поступает в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу вместе с выхлопными газами автомобилей при сжигании этилированного бензина, так как 1 л бензина содержит до 0,5 г тетраэтилсвинца. Загрязнение почвы и растений свинцом вдоль автомобильных дорог распространяется на расстояние до 200 метров. Предельно допустимая концентрация свинца в почве =32 мг/кг. Превышение этого показателя увеличивает вероятность попадания свинца в организм человека через сельскохозяйственные продукты, что может привести к поражению центральной нервной системы, печени, почек и мозга. В промышленных районах содержание свинца в почве в 25-27 раз больше, чем в сельскохозяйственных.

Большую опасность для человека представляет накопление в почве кадмия. В природе кадмий находится в почве и в воде, а также в тканях растений. Всемирная организация здравоохранения рекомендовала ограничение дозы кадмия, поступающего с пищей в организм человека, до 70 мкг в сутки. Потребляя пищу, содержащую повышенные дозы кадмия, приводит к деформации скелета, снижению роста и сильным болевым ощущениям в пояснице.

Загрязнение почвы пестицидами.

Почва загрязняется также при использовании в сельском хозяйстве пестицидов. Известно, что нормальный рост растений определяется различными физическими, химическими и биологическими процессами, которые протекают в почве. При попадании в почву пестициды могут быть включены в эти процессы с их накоплением в растениях. Кроме того, они сохраняют устойчивость в почве длительное время, что также обуславливает их накопление в пищевых цепях.

Одним из первых пестицидов был печально известный ДДТ - дифенилдихлортрихлорэтан. Впервые он был синтезирован немецким химиком П.Мюллером. Этот препарат обладал высокоэффективными инсектицидными свойствами и поэтому долгое время успешно применялся против малярийных комаров, клещей, вшей. В 1944-1946 годах с помощью ДДТ успешно подавляли очаги сыпного тифа в Неаполе и малярии в некоторых провинциях Италии. В СССР с помощью ДДТ был уничтожен клещ, переносящий таежный энцефалит. Все это в свое время послужило причиной присуждения П. Мюллеру Нобелевской премии. Однако много позже обнаружилось, что ДДТ обладая высокой устойчивостью в природной среде, способен накапливаться в пищевых цепях и наносить существенный вред животному миру. Попадая в организм человека, ДДТ аккумулируется в мозге и действует как нервный яд. При этом нормальное функционирование мозга может быть нарушено.

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 почве (ПДК), мг/кг;
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.