Контрольная работа № 1
по предмету: «Охрана окружающей среды и энергосбережение»
Преподаватель:
Вариант № 6
1.
Земельные ресурсы. Классификация почв. Эрозия. Загрязнение почв.
Ответ на вопрос №1.
ПОЧВЕННО - ЗЕМЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ
Почва и ее характеристики. Почвой называют плодородный слой, образовавшийся в верхней части земной коры в результате сложного взаимодействия горных пород, климата, организмов, рельефа, времени и хозяйственной деятельности человека.
Почвенный покров — это сложная система, способная аккумулировать влагу, питательные вещества и потенциальную энергию, необходимые для существования и воспроизводства растительных организмов. Толщина почвенного покрова может колебаться от нескольких миллиметров до 1,5—2 метров, в Республике Беларусь в среднем она составляет 18—20 сантиметров.
Важнейшее свойство почвы — это ее плодородие, т.е. способность обеспечивать растения всем необходимым. Уровень плодородия определяется по ряду показателей, которые можно условно разделить на группы.
К биологическим показателям относятся органическое вещество и микрофлора почвы. Органическое вещество находится в следующих компонентах:
— в отмерших телах растений, животных и микроорганизмов, внесенных в почву органических удобрениях, находящихся на разных степенях разложения;
— продуктах жизнедеятельности, выделяемых в почву обитающими в ней живыми организмами;
— в почвенном перегное.
Большая часть органического вещества (около 60%) отмерших растений и животных быстро разлагается микроорганизмами с выделением углекислоты, катионов аммония, калия, кальция и ряда анионов: азота, фосфора и др.
Остальная часть разлагающегося органического вещества вместе с продуктами разложения входит в состав гумуса, содержание которого в значительной степени определяет потенциальное плодородие почвы.
Общий запас гумуса в метровом слое зависит от строения и степени окультуренности почвы, в почвах Беларуси среднее содержание гумуса составляет около 2%.
К агрохимическим показателям плодородия относятся поглотительная способность почв, реакция почвенного раствора, наличие в почве элементов питания растений или биогенных элементов.
Основные агрофизические показатели почвенного плодородия составляют:
Объемная масса или средняя плотность почвы — масса 1 см3 абсолютно сухой почвы в граммах при ее естественном строении.
Сложение почвы — взаимное расположение частиц и комков почвенного слоя.
Общая пористость почвы — выраженное в процентах отношение общего объема пор ко всему объему почвы.
Структура почвы — различные по величине и форме агрегаты, в которые склеены почвенные частицы. Свойство почвы распадаться на агрегаты называется структурностью. Структурные почвы, как правило, характеризуются хорошими водно-физическими свойствами и плодородием.
Классификация почв
На территории Республики Беларусь преобладают следующие типы почв.
Дерново-подзолистые почвы — это хорошо дренированные почвы с мощностью гумусового горизонта более 10 см. Они формируются под хвойными, хвойно-лиственными или лиственными лесами. Для условий их формирования характерно периодическое переувлажнение верхней части почвенного профиля, весной при снеготаянии и осенью.
Дерновые карбонатные почвы — это темно - окрашенные глинистые почвы, образовавшиеся на карбонатных породах (известняк, мергель, мрамор, мел, карбонатная морена).
Пойменные (аллювиальные) почвы формируются на пойменных террасах речных долин. Пойменные террасы имеют практически все реки, которые в паводковый период заливаются талой водой. Болотные (торфяно-болотные) почвы образуются в результате застойного избыточного увлажнения.
Разновидностью болотных почв являются торфяно-болотные верховые и торфяно-болотные низинные.
Торфяно-болотные верховые почвы формируются на водораздельных пространствах в результате атмосферного переувлажнения. Характеризуются бедным составом элементов минерального питания и кислой реакцией среды.
Торфяно-болотные низинные почвы. Образуются при грунтовом увлажнении или зарастании озер. Богаты элементами минерального питания, имеют близкую к нейтральной реакцию почвенной среды.
Распределение и использование почвенных ресурсов. Почвенно-земельные ресурсы занимают особое положение в природных и антропогенных ландшафтах. 88% пищевой энергии человечеству дает пашня, около 10% — природные сельскохозяйственные угодья и только 2% — мировой океан. Они относятся к разряду исчерпаемых, но возобновляемых ресурсов. Поэтому основная задача их рационального использования состоит в обеспечении оптимальных условий для восстановления.
Рост народонаселения планеты является одной из важнейших экологических проблем современности. Если в 1900 г. на одного жителя планеты приходилось 0,66 га пашни, то в 1980 г. этот показатель составил 0,41 га, а в 2005 г. — приблизительно 0,21 га. В Республике Беларусь площадь пашни составляет 5,6 млн. га, или около 0,56 га на одного жителя, что является одним из наиболее высоких показателей в Европе. Для сравнения: в Германии на одного жителя приходится около 0,24 га, в России — 0,9 га, в Казахстане — 2,1 га.
Из общей площади суши планеты (149 млн. км2) для хозяйственного использования доступно около 134 млн. км2, из которых плодородные пахотные земли составляют около 10%. Сегодня для удовлетворения потребности в питании шестимиллиардного населения земного шара интенсивность эксплуатации почвенно-земельных ресурсов резко повысилась. За последние 30 лет это обеспечило рост производства продуктов питания на 50%. Вместе с тем такая эксплуатация неизбежно влечет за собой истощение плодородия почв и их деградацию. Очевидно, что остановить эту негативную тенденцию можно только путем экологически обоснованного управления почвенно-земельными ресурсами.
Причины потери почв. Потеря пахотных земель является одной из сложнейших экологических проблем в современном мире. По данным ООН, на планете ежегодно теряется от 5 до 7 млн. га плодородных почв. Причинами потери пахотных земель являются их отчуждение под строительство населенных пунктов, дорог, трубопроводов, а так же деградация.
Средний норматив площади отчужденных земель в мире составляет приблизительно 0,1 га на одного жителя, площадь отчужденных земель на планете — около 500 млн. га, в Беларуси — 1,6 млн. га.
Деградация — это постепенное снижение плодородных свойств почвы под влиянием естественных (нарушение условий почвообразования) или искусственных причин (хозяйственная деятельность человека). Деградация сопровождается снижением плодородия, изменением почвенной флоры и фауны, формированием пустошей. Среди основных причин деградации почв в условиях Беларуси можно выделить следующие.
1. Снижение уровня содержания гумуса ниже оптимального в результате уменьшения объема использования органических удобрений за последние годы. Отмечено на 20% ] пахотных земель республики.
2. Переуплотнение почв. Нормальная плодородная почва должна иметь рыхлую комковатую структуру и объемную массу 1,2—1,3 г/см3. Повышенное уплотнение почв вследствие многократных проходов тяжелой сельскохозяйственной техники приводит к нарушению ее агрофизических свойств и биологического режима и, как следствие, к значительному снижению плодородия.
3. Нарушение водно-воздушного режима почв. Происходит в результате как переосушения, так и вторичного заболачивания площадей. Прежде всего, это обусловливается нерациональной эксплуатацией оросительных и осушительных мелиоративных систем.
4. Загрязнение почв, под которым понимается поступление в почву химических, биологических, радиоактивных и механических загрязнителей в количествах и концентрациях, превышающих способность почв к их разрушению, утилизации, включению в биологический круговорот веществ. Различают следующие виды загрязнения почв.
1. Химическое. Основные источники — сельскохозяйственное производство, промышленность, автотранспорт, коммунально-бытовое хозяйство.
К потенциальным загрязнителям почв можно отнести любые химические соединения, поступающие в почву в чрезмерных концентрациях. Из них к наиболее опасным относятся тяжелые металлы, остатки пестицидов, нефтепродукты, стойкие органические загрязнители (СОЗ) и др. Из источников загрязнения, связанных с сельскохозяйственным производством, к категории наиболее масштабных относятся сельскохозяйственная химизация и интенсивное животноводство, а также засоление почв, под которым понимается процесс накопления солей натрия, кальция, магния в верхних слоях почвы в концентрациях, недопустимых для нормального роста и развития растений. Засоление характерно для почв в странах с сухим жарким климатом (Египет, Ирак, Индия, Пакистан), где используется оросительная мелиорация. Здесь водные растворы солей из глубин почвы под воздействием солнечного тепла поднимаются к поверхности (эффект солнечного насоса), где йода испаряется, а соль концентрируется в верхних слоях почвы.
В Республике Беларусь проблема засоления почв связана, прежде всего с Солигорским районом, где осуществляются добыча, переработка и складирование отходов производства калийных удобрений. В отходах содержится довольно высокая концентрация солей, которые растекаются под воздействием осадков. Засоление земель вокруг Солигорского комбината наблюдается в радиусе десятков километров.
Имеет место также локальное засоление почв, прежде всего вблизи автомобильных дорог, что связано с интенсивным использованием содержащих соль отходов для борьбы с обледенением в зимний период.
2. Биологическое. Обусловливается, прежде всего, воздействием интенсивного сельскохозяйственного животноводства и коммунального хозяйства. К потенциальным источникам биологического загрязнения можно отнести животноводческие стоки, сбросные воды, свалки бытового мусора, скотомогильники. Основные загрязнители — это патогенные микроорганизмы, гельминты.
3. Механическое. Основные источники — промышленность, коммунальное хозяйство, бытовой сектор. К потенциальным загрязнителям почв относят отходы промышленного производства, размещаемые на так называемых полигонах, строительный и бытовой мусор.
4. Радиоактивное. Основные потенциальные источники — это месторождения радиоактивных руд, аварии на АЭС, ядерные испытания, захоронения ядерных отходов. В Беларуси радиоактивное загрязнение связано, прежде всего, с аварией на Чернобыльской АЭС. В результате катастрофы было загрязнено около 23% территории, основными загрязнителями являются Cs137 и Sr°.
Большая часть нуклидов, выпавших на почву, остается в ее верхних слоях и в настоящее время. Глубина и скорость их вертикального перемещения зависят от типа почвы. В дерново-подзолистых почвах они накапливаются в верхних горизонтах, в торфяно-болотных проникают на глубину до 40— 45 см. Своеобразным барьером, связывающим от 50 до цезия и до 45% стронция, является гумусовый слой.
Наряду с вертикальной миграцией существует горизонтальная миграция под воздействием водной и ветровой эрозии, с поверхностным стоком, дождевыми потоками и т.д.
Основной причиной деградации почв, как в планетарном, так и в республиканском масштабе является эрозия.
Таким образом, почвой называют верхний 1Дг плодородный слои земли, толщина которого может колебаться от нескольких миллиметров до двух метров. В Республике Беларусь толщина почвенного покрова в среднем составляет 18—20 см. При характеристике почв оценивают биологические, агрохимические и агрофизические показатели. В Беларуси имеются 5 основных типов почв — дерново-подзолистые, дерново-карбонатные, торфяно-болотные, пойменные и дерновые заболоченные. Статистика показывает, что запасы почв на одного жителя уменьшаются. Одной из причин этого является деградация почв. Различают следующие виды деградации: снижение содержания гумуса, переуплотнение почв, загрязнение, нарушение водного и воздушного режимов почв и их разрушение, или эрозия.
ЭРОЗИЯ ПОЧВ И МЕРЫ БОРЬБЫ С НЕЙ.
Эрозия (от лат. erosio — разъедание) — это разрушение верхнего плодородного слоя почвы под воздействием климатических факторов и хозяйственной деятельности человека и вынос продуктов этого разрушения в окружающую среду.
Установлено, что на образование 1 см почвы природе необходимо от 200 до 300 лет. Таким образом, средний плодородный слой на территории нашей страны формировался на протяжении нескольких тысячелетий. Эрозионные процессы, как свидетельствуют конкретные исторические примеры, способны разрушить плодородный слой в течение нескольких суток и даже часов. Например, известны случаи, когда в середине прошлого века пыльные бури за несколько часов уничтожили плодородную почву на площадях в сотни тысяч гектаров в штате Техас, США.
По происхождению различают следующие виды эрозии:
Ветровая эрозия, или дефляция (от лат. deflatio — выдуваю) — это разрушение и перенос почвы или грунта потоком ветра.
В зависимости от интенсивности развития ветровую эрозию подразделяют на два вида: повседневную, или местную (нормальную), и катастрофическую, или пыльные бури.
Повседневная эрозия проявляется практически повсеместно. Она возникает, прежде всего, на легких супесчаных и песчаных почвах и имеет вид слабой поземки или небольших пыльных столбов. В Беларуси повседневная эрозия часто наблюдается на полевых дорогах, не покрытых растительностью пахотных землях и пастбищах. Проявлению эрозии способствует засушливая погода. Повседневная эрозия возникает при скорости ветра менее 12— 15 м/с, и протекает не очень интенсивно. Тем не менее, она медленно, но неуклонно разрушает плодородный слой почвы, снижая урожай сельскохозяйственных культур. Катастрофическая эрозия опасна, прежде всего, своей интенсивностью и значительным разрушительным потенциалом. Такая форма эрозии проявляется при скорости ветра более 12—15 м/с. Пыльная буря быстро охватывает обширные площади, вызывая активное разрушение и перенос значительных почвенных масс. Пыльные бури особенно опасны в странах с жарким и сухим климатом, которые периодически подвержены нашествию ураганов. Наибольших масштабов они достигли в США, Канаде, странах Ближнего Востока, Южной Америке, Китае, Австралии.
В условиях Республики Беларусь данный вид эрозии не является массовым и чаще всего наблюдается на торфяниках, не защищенных растительностью, особенно на Полесье. Тем не мене за последние годы частота проявления ветровой эрозии в нашей стране значительно увеличилась.
Водная эрозия проявляется в результате разрушения и смыва почвы каплями, струйками и ручейками ливневой или талой воды. Водная эрозия также подразделяется на несколько видов.
Плоскостная эрозия — это смыв верхних горизонтов почвы незначительными массами воды. Она опасна своей масштабностью, так как проявляется даже на относительно пологих склонах крутизной 0,5 — 1°. Плоскостная эрозия приводит к систематическому и равномерному разрушению верхних горизонтов почвы и сносу почвенных частиц и связанных с ними элементов минерального питания. Опасность такой эрозии проявляется не только в разрушении гумусового горизонта почвы и, как следствие, снижении ее плодородия, но и в интенсивном загрязнении окружающей среды, прежде всего поверхностных водных объектов. Из-за попадания в водную среду избыточного количества биогенных элементов, прежде всего фосфора и азота, в ней усиливаются процессы эвтрофикации и снижаются потребительские свойства воды.
Это наиболее распространенный тип эрозии на территории республики.
Линейная, или овражная, эрозия — это размыв почвы значительными по массе водными потоками, сконцентрированными в узких руслах. Струйчатые размывы постепенно перерастают в промоины, которые впоследствии развиваются в овраги, являющиеся последней и наиболее разрушительной формой водной эрозии. При линейной эрозии образуются настолько глубокие размывы, что они препятствуют нормальной обработке почвы и не заравниваются ею.
Средняя скорость роста оврагов составляет от 1 до 3 м в год, но при благоприятных обстоятельствах (значительный уклон местности, снежные зимы и интенсивное таяние снежного покрова весной) может достигать десятков метров. Овраги разрезают поля, нарушают их конфигурацию, значительно ухудшают условия обработки.
Биологическая эрозия проявляется на торфяно-болотных почвах. Особенно часто это наблюдается на почвах с маломощным торфяным горизонтом. Эрозия усиливается при возделывании на торфяниках пропашных культур, агротехника возделывания которых предусматривает многократную обработку почвы. В результате этого под влиянием избытка кислорода происходит активная минерализация органического вещества, т.е. органическое вещество окисляется, разлагается до минеральных веществ, которые хорошо вымываются из почвы. При этом торфяники постепенно деградируют, превращаясь в малопродуктивные минеральные песчаные почвы.
Следует отметить, что любые формы эрозии особенно активны и опасны при нерациональной производственной деятельности.
Все противоэрозионные мероприятия можно условно разделить на две группы: профилактические и специальные.
Профилактические мероприятия включают в себя противоэрозионное обустройство территории. Они связаны, прежде всего, с проведением детального мониторинга земель в отношении эрозионной опасности. В зависимости от полученных результатов составляется план мероприятий по борьбе с эрозией, включающий такие направления, как запрет или ограничение рубки леса, озеленение и залужение территорий, ограничение распашки земель на склонах, внедрение специальной защитной противоэрозионной системы земледелия и т.д.
К специальным мероприятиям борьбы с эрозией относится внедрение противоэрозионной агротехники. Они включают следующие направления:
— внедрение севооборотов, насыщенных многолетними травами;
— возделывание озимых и промежуточных культур;
— увеличение глубины вспашки;
— пахота поперек склона;
— безотвальная вспашка с оставлением на поверхности стерневых остатков;
— устройство гидротехнических сооружений для регулирования стока;
— укрепление оврагов и т.д.
Разделение противоэрозионных мероприятий на группы достаточно условно. Очевидно, что для успешной борьбы с эрозией можно предложить только комплекс взаимосвязанных мероприятий, состав которых зависит от конкретных почвенных, климатических, орографических и других факторов.
Рекультивация проводится в случае сильного разрушения земель.
Рекультивация — это процесс восстановления нарушенных земель. К нарушенным относятся земли, на которых в результате хозяйственной деятельности человека изменяются рельеф и гидрологический режим, снижается плодородие, нарушается экологический баланс. Рекультивация земель может проводиться по следующим направлениям;
• для жилищного и капитального строительства;
• для лесного хозяйства;
• для сельскохозяйственного использования;
• под водоемы.
Нарушенными могут быть земли, образовавшиеся как в результате выемки грунта, так и насыпные земли (отвалы при добыче полезных ископаемых, полигоны отходов и т.д.).
Рекультивация, как правило, проводится в два этапа:
1) горно-технический этап — заключается в выравнивании откосов, нанесении плодородного слоя земли, организации подъездных путей и т.д.;
2) биологический этап — заключается в повышении плодородия земель за счет посадки древесных и сельскохозяйственных культур. При этом в первую очередь высаживаются культуры, не требовательные к плодородию почвы, но имеющие значительную вегетативную массу.
Направление рекультивации зависит от конкретных почвенно-климатических, хозяйственных и других условий. В связи с этим конкретных схем рекультивации не существует, но есть определенные требования, которые изложены в Кодексе Республики Беларусь о земле. Так, при всех работах, связанных с нарушением почвенного покрова, обязательным условием являются предварительное снятие плодородного слоя земли, его хранение и возвращение на прежнее место. При этом работы по рекультивации выполняются будущим хозяином земли, но за счет субъекта пользования, нарушившего землю.
Таким образом, эрозия, или разрушение почвы, является распространенным явлением. К основным видам эрозии, преобладающим в Беларуси, относится водная, ветровая и биологическая. Их протекание практически всегда активизируется в результате непродуманной деятельности человека. В качестве защитных мер против эрозионного процесса применяют профилактические и специальные мероприятия. В случае сильного разрушения земель требуется проведение рекультивации.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ.
Основными источниками загрязнения почвы являются промышленные предприятия, коммунально-бытовые объекты, сельскохозяйственное производство и транспорт, сбрасывающие свои отходы с загрязнителями на поверхность земли.
К наиболее распространенным загрязнителям химической природы относятся пестициды, удобрения, тяжелые металлы, нефть, углеводороды, кислоты, щелочи, биологической - патогенные бактерии, вирусы, цисты простейших, яйца гельминтов, физической - мыль, радионуклиды.
Патогенные микроорганизмы поступают в почву с физиологическими выделениями человека и животных, сточными водами, трупами. Пыль попадает на почву из воздуха, а радионуклиды - при испытаниях ядерного оружия, авариях на атомных электростанциях.
Загрязнение почвы приводит к изменению ее состава и свойств и образованию искусственных биогеохимических провинции, содержащих пестициды, удобрения, тяжелые металлы и другие токсические вещества.
Загрязнение почвы химическими и радиоактивными веществами может привести к высокому содержанию токсических веществ и радионуклидов в лекарственных растениях. В процессе экстрагирования они могут выделяться из растений одновременно с действующими веществами и оказывать отрицательное влияние не только на биологическую активность препарата, но и непосредственно на организм больного человека.
Почва способна избавляться от загрязнителей путем самоочищения, однако при сильном загрязнении процессы самоочищения в почве замедляются.
На территории Беларуси преобладают легкие почвы, требующие известкования и удобрений. Разрушительное влияние на почвы оказывает влажное и сухое осаждение 34—43 кг/га/год оксидов азота и серы.
Ежегодно в Республике Беларусь образуется 1,685 млн т токсичных отходов и более 12 млн м3 твердых бытовых отходов. Предприятиями по переработке отходов утилизируется около 600 тыс. м3 городского мусора, а остальные хоронятся на свалках.
Выраженное неблагоприятное влияние химических загрязнителей на здоровье населения отмечается в искусственных биогеохимических провинциях. В частности, накапливающиеся в почве ртуть, свинец, мышьяк, фтор могут вызывать отравлении. Загрязнение почвы нитратами ухудшает вкус пищевых продуктов и в ряде случаев приводит к развитию почвонитратной метгемоглобкнемии.
Вредное влияние на состав почвы и здоровье человека оказывает неконтролируемое применение пестицидов, способных накапливаться в почве и обладающих устойчивостью к разложению. Загрязнение почвы биологическими агентами может привести к развитию у человека кишечных инфекций (брюшной тиф, дизентерия), вирусных болезней (полиомиелит). Через почву человек обычно заражается споровыми бактериями газовой гангрены, столбняка, сибирской язвы.
Особенно велика роль почвы в распространении аскаридоза и трихоцефалеза. Геогельминтам почва создает благоприятные условия для созревания яиц до инвазионной стадии.
В почве, сильно загрязненной органическими веществами, возбудители могут длительно сохранять жизнеспособность. В частности, бактерии дизентерии выживают в почве до 100 дней, вирусы полиомиелита - до 150 дней, бактерии тифо-паратифозной группы - до 400 дней, яйца аскариды - до года, споры сибирской язвы - десятки лет.
О степени загрязненности почвы можно судить по санитарному числу, которое рассчитывается как отношение азота гумуса к общему органическому азоту почвы. При сами очищении почвы и минерализации органических веществ количество азота гумуса увеличивается и, следовательно, сани тарное число возрастает, приближаясь к единице.
Важными показателями загрязнения почвы являются также коли -титр, титр анаэробов, наличие яиц гельминтов, число личинок и куколок синантропных мух, кратность превышения Г1ДК по экзогенным химическим веществам. По опасности для здоровья человека почвы делят на безопасные, относительно безопасные, опасные, чрезвычайно опасные, а по степени загрязнения - на чистые, слабо загрязненные, загрязненные и сильно загрязненные (табл. 4.1).
Таблица 4.1. Показатели санитарного состояния почвы
Примечание. Б, Ч - безопасная, чистая, ОБ, СЗ - относительно безопасная, слабо загрязненная, О, 3 - опасная, загрязненная, МО, СЗ - чрезвычайно опасная, СИЛЬНО загрязненная.
Литература:
1. О.И Родькин, В. Н. Копиця «Охрана окружающей среды» Минск «Беларусь» 2010г.
2. Сайт http://gyg-epid.com
3. Сайт http://revolution
|