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. Эрозио
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