Екологічна роль грунтів. Класифікація грунтів
Грунти – це органо-мінеральний продукт багаторічної спільної діяльності живих організмів, води, повітря, сонячного світла і тепла. Це природні утворення, які характеризуються родючістю – здатністю забезпечувати рослинність речовинами, необхідними для їхньої життєдіяльності. Грунт забезпечує рослинність калієм, вуглецем, кальцієм, азотом, фосфором тощо. Родючість грунту залежить від кількості цих речовин в гумусі. Кращі чорноземи містять 70-90% гумусу. Важливою частиною біологічного кругообігу речовин і енергії є грунтоутворення. Важливим компонентом грунту є гумус (перегній) – органічна речовина, що утворюється з решток відмерлих рослин під впливом діяльності мікроорганізмів, які переробляють їх, розкладають, збагачують вуглекислим газом, водою, аміаком тощо.
Екологічна роль грунтів:
- грунти відіграють активну роль в очищенні природних і стічних вод, які крізь них фільтруються;
- грунтово-рослинний покрив планети є регулятором водного балансу суші, оскільки він поглинає, утримує, перерозподіляє кількість атмосферної вологи;
- це – універсальний біологічний фільтр і нейтралізатор багатьох видів антропогенних забруднень.
Класифікація грунтів:
1) арктичні і тундрові грунти – займають близько 4% суші земної кулі. Поширені на північних окраїнах Євразії, Північної Америки, островах Північного Льодовитого океану, формуються в умовах арктичного і субарктичного клімату, характеризуються рідким рослинним покривом. Потужність грунтового шару залежить від сезонного грунтового відтаювання багаторічної мерзлоти і не пкревищує 40 см. Вміст гумусу в таких грунтах – 1-3%;
2) підзолисті грунти – формуються в умовах помірного вологого клімату під хвойними лісами Євразії і Північної Америки. Вони займають 20-27% території суші. У формуванні грунту має значення підзолоутворювальний процес, тут добре виражені 3 горизонти у грунтовому профілі:
– малопотужний світло-сірий перегнійний горизонт А1 (вміст гумусу – до 4%);
- елювіальний А2 – білого забарвлення із-за наявності великої кількості кремнезему;
- ілювіальний В – густого складу, іржаво-бурого кольору.
Існує ряд підтипів:
- глієво-підзолисті (хвойно-листяні ліси);
- дерново-підзолисті (вміст гумусу – 5-6%);
3) чорноземи – поширені в межах лісостепової і степової зон Євразії, займають 16% території суші. Грунти формувалися протягом багатьох тисячоліть у зонах лугових степів, де був сприятливий клімат і оптимальні умови для розвитку багатої трав’яної рослинності. Найбільше в світі чорноземів – в Україні, хоча якість їх на сьогоднішній день є низькою. Наявність гумусу – понад 10%.
4) каштанові грунти – займають близько 7% території суші, формуються в районах засухи, сухих степах. Найбільші площі – в Причорноморській та Прикаспійській низинах, великі масиви – в Казахстані, в степах Забайкалля, де кількість опадів є незначною, характеризується розрідженим грунтовим покривом, вміст гумусу – понад 4%. Є 3 підтипи:
— темно-каштанові (А1 – 25см);
— каштанові (А1 – до 20 см);
— світло-каштанові (А1 – 15см);
5) сіро-бурі грунти та сіроземи – типові для рівнинних внутрішньоконтинентальних пустель помірного поясу, субтропічних пустель Азії, Північної Америки. На їх долю припадає 17% території суші. Розвиваються в умовах сухого континентального клімату і відрізняються засоленістю і вмістом гумусу 1-1,5%;
6) червоноземи і жовтоземи – формуються в умовах субтропічного клімату під вологими субтропічними лісами, широко поширені в південно-східній Азії, на узбережжі Чорного і Каспійського морів. Загальна площа – 19% території суші. Характеризується великим вмістом кремнезему, оксидів заліза, алюмінію, марганцю. Жовтоземи містять 3%гумусу, червоноземи – 6%.
7) гідроморфні грунти – це грунти, в процесі формування яких приймає участь атмосферна волога, поверхневі і грунтові води. Геохімічні умови розвитку таких грунтів складають в лісовій, степовій і пустельній зоні. До цього типу належать болота, які поширені в тундрі, лісотундрі, ц- - солончаки, сланці тощо. Займають близько 10% території суші.
Збільшення антропогенних навантажень на земельні ресурси зумовлене зростанням населення та НТП, призвело до того, що площа земельних ресурсів, яка припадає на душу населення, скорочується щорічно на 2%. а площа сільськогосподарських угідь – на 6-7%. Ще 10-15 років тому назад на душу населення Землі припадало 0,5 га, то тепер- 0, 35 га. Якщо під цим кутом зору розглядати окремі країни, то в Канаді ця цифра становить 1,4 га, у США – 0,63, у ФРН – 0,15, у Японії – 0,04, в Україні - ),7 га. Хибне уявлення про невичерпність сільськогосподарських угідь зумовлює вилучення значних площ із сільськогосподарського виробництва. Так, площа освоювана під забудівлю міст, поселень і промислових підприємств, подвоюється майже кожних 15 років. 2000 водосховищ затопили 10 млн.га. Загальна площа земельних ресурсів, дн грунтовий покрив зруйновано, досягає 2 млрд. га. Внаслідок гонитви за високими врожаями сільськогосподарських культур грунти вносять значну кількість мінеральних добрив, гербіцидів та інших хімічних сполук внаслідок чого структура грунтів деградує. Надмірна розореність території та значний вплив діяльності людини призвели до порушення природного процесу грунтоутворення, до ерозійних процесів. За рахунок сільськогосподарських угідь зростає площа земель, що відводиться прід об’єкти промислового, міського водногосподарського і гідротехнічного будівництва. Особливо низький рівень землезабезпечення спостерігається в Донецькій, Закарпатській, Івано-Франківській областях, де на душу населення припадає сільськогосподарських угідь удвічі менше, ніж у середньому в Україні. Значних збитків завдає і ерозія. Цьому сприяє утворення ярів, вирубування лісів, знищення трав’яного та чагарникового покриву, неправильне розорювання землі. Сприяють утворенню ерозії і теплові бурі, які в умовах засухи оголюють землю, перетворюють її в пустелю або засипають поля, сади, луки висотою на 2-3 м. Вітрова й водна ерозія знищує грунти, зменшує вміст азоту, фосфору, калію.
Основні заходи для відтворення структури і родючості грунтів:
- насадження лісів;
- зрошення земель;
- впровадження сівозмін;
- періодична консервація угідь;
- нейтралізація;
- розсолення;
- збагачення гумусом.
Охорона земної поверхні.
Площа всієї суші Землі –148 млн км2; 10% цієї території – льодовики Антарктиди, Гренландії. Решта території є вичерпними ресурсами поверхні Землі: 33,1% цієї території – сільськогосподарські угіддя; 30,1% - ліси; 36,8% - “інші землі” (площі, зайняті будівлями, магістралями, горами, пустелями тощо). Внаслідок антропогенної діяльності структура земної поверхні змінюється:
- скорочуються площі сільськогосподарських угідь і лісів;
- зростають площі “інших земель”.
Значні втрати земельних ресурсів пов’язані з промисловістю, цивільним будівництвом.
Сільськогосподарські землі – найбільша частина земельних ресурсів, оскільки вони забезпечують продуктами харчування. Більша частина сільськогосподарських земель – рілля, решта – площі багаторічних насаджень – плантації, сади, лісосмуги, луки, пасовиська. Швидкозростаюча кількість населення потребує більше продуктів харчування, а основним постачальником є орні землі. У багатьох країнах спостерігається їх скорочення. 15 років назад на душу населення припадало – 0,5 га, зараз – 0,35 га. Наприклад, в Канаді – 1,4 га, США - ),63га, ФРН – 0,15 га, Японії – 0,04 га, в Україні – 0,7 га. Єдиний спосіб задоволення зростаючих потреб в продуктах харчування є інтенсифікація сільськогосподарського виробництва. У 50-60-х роках в деяких країнах Азії (Китай) і Латинської Америки (Мексика) мала місце т.з. “зелена революція” – коли за сприянням фахівців ООН були впроваджені високосортні сорти рису, пшениці та інших сільськогосподарських культур, застосовувалися новітні прогресивні технології вирощування, що дозволяло у 5разів підвищити врожайність культур.
У районах засухи спостерігається небезпечне явище – дезертизація (опустелювання). Причина – вразливість природи в цих зонах, надмірне використання земель під пасовиська та інтенсивна вирубка лісу. За останні 50 років площа пустелі Сахара збільшилася на 650 тис км2. У світі кожної хвилини втрачається 44 га землі, зникають тропічні ліси.
Надзвичайно важливою складовою частиною біосфери є ліси. Це – постачальник цінних матеріалів, поглинювач забруднень атмосфери. Це – важливе середовище для проживання та існування представників фауни і флори, має велике оздоровче значення.
Екологічне значення лісу:
- поглинає вуглекислий газ ;
- продукує кисень;
- сприяє збільшенню запасів підземних вод;
- зберігає вологу атмосферних опадів;
- поверхневі води отримують рівномірне живлення підземними водами;
- уповільнюють водну і вітрову ерозію грунтів (наприклад, шар грунту потужністю 18 см на орних землях змивається за 70 років, на луках – 3тис. років, під лісами – протягом тисячоліть);
- в лісових районах не буває замулення річок, озер;
- ліси впливають на колімат.
Світове господарство споживає від 2,3 – 2,5 млрд. м3 деревини. Промисловість використовує 50% лісу, 48,6% - використовується ліс як паливо.
Україна – лісодефіцитна держава. ЇЇ залісненість – 14,2% території: у степових областях – 2 – 4%, на Закарпатті – 49,7%, на Івано-Франківщині – 39,6%, на Львівщині – 25,5%, Чернігівщині – 28,8%, Рівненській обл. – 36,1%, Житомирській – 49,7%, Волині – 29,2%.
Відповідно до норм лісового господарства ліси поділяються на 3 групи:
1. Ліси з захисною функцією, призначені для охорони водних ресурсів, протиерозійні ліси, державні лісозахисні смуги, ліси заповідників і національних парків, ліси, що мають санітарно-гігієнічне та оздоровче значення.
2. Ліси захисного та обмеженого експлуатаційного значення – лісові масиви в густонаселених районах і місцевостях з обмеженими лісовими ресурсами.
3. Ліси експлуатаційні – тайга, тропічні ліси.
У лісах 1- 2 групи заборонено проводити заготівлю деревини, в них допускаються тільки санітарно-очисні рубки.
Рекультивація земель.
У результаті господарської діяльності людей виникають так звані порушені землі, що втратили свою господарську цінність, стали джерелом негативного впливу на природне середовище. найбільше “порушують” землю: відкриті гірничі розробки (кар’єри), відвали пустих порід, звалищами сміття, побутові відходи, терикони тощо. Вони є джерелом забруднення атмосфери й гідросфери. За рахунок інтенсивного відкачування підземних вод з шахт і кар’єрів знижується рівень підземних вод на прилеглих територіях, іноді підземні води зникають.
Згідно з існуючим законодавством ці порушені землі відновлюються шляхом рекультивації. Рекультиваційні роботи проводяться в 2 етапи:
- технічна рекультивація;
- біологічна рекультивація.
При технічній рекультивації порушені землі готують до подальшого використання: планують поверхню порушеної землі (найглибші частини кар’єрів засипають пустими породами), знімають, перевозять і складають у бурти родючий грунт, будують дороги, гідротехнічні і меліораційні споруди. Після планування відвали проходять період стабілізації (1 – 2 р.), коли під дією сили тяжіння та після зволоження відвальні породи ущільнюються.
Біологічна рекультивація здійснюється після технічної і передбачає заходи для поліпшення фізичних, агрохімічних властивостей грунтів на рекультивованих землях (вапнякування, піскування, внесення мінеральних добрив).
Види рекультивації:
Сільськогосподарська рекультивація – здійснюється в районах розвиненого сільського господарства на великих за площею відвалах чи кар’єрах. Це – найдорожчий вид рекультивації.
Лісогосподарська рекультивація – проводиться там, де є можлтвість відновити ділянки лісу з цінними сортами дерев. ЇЇ вартість і вимоги до агрохімічних характеристик нижчі, ніж при сільськогосподарській рекультивації.
Водогосподарська рекультивація – стосується тих кар’єрів, які після відпрацювання заповнюються грунтовими й дощовими водами. Такі штучні озера впорядковуються, зарибнюються, озеленюються.
Рекреаційна рекультивація – проводиться неподалік від міст з метою створення зон відпочинку. Іноді поєднується з лісогосподарською та водогосподарською.
Санітарно-гігієнічна – проводиться з метою консервації порушених земель, припинення шкідливої дії кар’єрів, відвалів на природне середовище, коли з якихось причин використання порушених земель вважається недоцільним.
Будівельна рекультивація – мета її – підготувати порушені землі під будівництво житлових будинків, спортивних майданчиків, промислових підприємств, складів. Кар’єри засипаються відвальними породами, побутовими відходами, підводяться дороги, теплотраси, виконуються меліораційні роботи.
Охорона земних надр.
Надра Землі використовуються людиною у таких напрямах:
- для добування корисних копалин;
- зберігання рідких і газоподібних корисних копалин у природних і штучних сховищах;
- створення різних споруд, сховищ, заводів;
- транспортних комунікацій;
- захоронення токсичних промислових відходів і стічних вод;
- добування мінеральної сировини.
Щороку в світі зростають темпи добування сировини. При зростанні населення у 4,5 р. потреба в енергії зростає в 12 разів, а потреба в матеріалах, виготовлених з сировини, що видобувається з надр – у 9 разів. За даними ООН щорічно добувається близько 20 млрд. т корисних копалин і ця кількість щороку зростає.
З середини ХУІ до середини ХХ ст. споживання людством заліза зросло в 5000 разів. Темпи його видобування подвоюються кожних 10 років. Приріст видобування урану спостерігався таким: 1980р. – 40-50 тис. т., 1985 –1995 рр. – 100тис. т., 2000р. – 800 ти. т.
При сучасній технології добування і переробки корисних копалин лише 1 –5 % сировини, що добувається з надр використовується у вигляді продукції, решта – відходи. На скільки років вистачить людству наявних запасів корисних копалин? За даними геохімії в 10-кілометровій товщі літосфери 99% її маси складається з хімічних елементів: кисню, кремнію, алюмінію, заліза, кальцію, калію, натрію, магнію, водню, титану, вуглецю, хлору тощо. Людство використовує всі елементи періодичної таблиці Менделєєва. За останні роки велике значення для економіки мають нафта, природний газ, алюміній, титан, хром, нікель, кобальт, цинк, марганець, олово, свинець. За кілька десятиліть запаси їх будуть вичерпані. Однак, слід врахувати такі фактори:
1. Не всі родовища корисних копалин відкрито і взято під облік. Це стосується глибини 3-4 км. Величезні багатства містить Світовий океан: родовища нафти, газу, заліза, марганцю, родовища золота, платини, рідкісних елементів, алмазів тощо.
2. У зв’язку з вичерпністю багатих родовищ, розробкою нових технологій, переробки руд, у ряді випадків стає економічно вигідним переробляти так звані некондиційні руди – руди з низьким вмістом корисних компонентів. Наприклад, родовища бітумінозних пісковиків у США, з яких добувають нафту ( спочатку технологія була дорога, а зараз після детального дослідження – вигідна).
3. Не використовуються можливості економії та раціонального використання ресурсів. Зниження кількісних і якісних втрат корисних копалин при їх добуванні. Кількісні втрати обумовлені тим, що частина руд залишається недобутою під обвалами. Якісні втрати – коли під час видобування корисних копалин частина руди змішується з пустою породою, в результаті чого вміст металу в руді стає нижчим
Зачну економію ресурсів дають новітні технології:
- свердловинне гідродобування й вилуговування;
- підземна виплавка сірки;
- газифікація вугілля в надрах;
- мікробіологічні методи добування корисних копалин (цинк, марганець, золото, вісмут, свинець, уран, сурма, літій, германій – бактерії розкладають сульфіди цих елементів, переводять метали у розчинну у воді форму).
4. Використання вторинних ресурсів. Можна повторно використати до 70% основних металів, що вимагає малих затрат. Наприклад, скло – з битих відходів дешевше, ніж з соди та піску. У США 70% газет виробляється із старих.
5. Використання замінників дефіцитних ресурсів. Так, в машинобудуванні 1 т полімерних матеріалів замінює 3 т бронзи, свинцю і інших речовин. Чавунні опори замінюють бетонними. Застосування конструкційних матеріалів – композитів дозволяє знизити використання металів.
6. Економіка найбільш розвинених країн світу все більше будується на малотонажному виробництві, де основними галузями є машинобудування, електроніка та обчислювальна техніка. Основними завданнями держави є докорінна перебудова структури промисловості, а саме:
- зниження частки важкої індустрії й військово-промислового комплексу;
- збільшення частки науковоємної продукції та товарів народного споживаня;
- комплексне використання;
впровадження безвідходних (маловідходних технологій).
Тема 5.4.