Техногенные изменения внешних геосфер

Рассматривая геологические последствия техногенеза невозможно ограничиться только рассмотрением непосредственного воздействия на земную кору так как миграция вещества, участвующего в биогеохимических циклах в значительной степени происходит во внешних геосферах – в атмосфере (в виде пыли и аэрозодей) и в гидросфере (в виде истинных и коллоидных растворов, а так же в форме взвеси).

Изменения атмосферы. Первичная атмосфера Земли была восстановительной и состояла в основном из метана, аммиака, водяных паров. С появлением растительности реакции фотосинтеза изменили состав атмосферного воздуха на азотно-кислородный, и атмосфера стала окислительной. Под влиянием инженерно-хозяйственной деятельности газовое равновесие стало нарушаться. Примерно за 100 прошедших лет концентрация углекислого газа повысилась с 0,027 до 0,0325 %, а в XXI в. может возрасти до 0,038 %, если выделение его в атмосферу сохранится на прежнем уровне. В значительных объемах поступают в атмосферу соединения серы. Главными источниками их являются энергетика, цветная и черная металлургия.

Запыление обусловливает повышенную способность отражать солнечные лучи, вызывает развитие облачного покрова, увеличивает скорость таяния горных ледников и снегов в связи с их загрязнением оседающей пылью. Кроме того, запыление задерживает встречное тепловое отражение Земли, и обусловленный этим парниковый эффект увеличивает температуру воздуха на планете.

Нельзя не сказать и о тепловом загрязнении атмосферы. Большая часть вырабатываемой энергии выделяется в атмосфере в виде тепла. Вследствие значительного превышения потребляемой энергии над солнечной радиацией разница температур в городах и их окрестностях может превышать 1 - 2 °С, а в отдельных случаях даже 10 °С. Ожидают, что через 100 лет количество техногенного тепла, выделяемого в атмосферу, сравняется с теплом, получаемым от Солнца.

Изменения гидросферы. Прямые и косвенные воздействия человека на водную оболочку, изменяющие ее количественно и качественно, существенно меняют водный режим планеты и геологическую роль гидросферы.

Выделяют следующие виды загрязнений вод: бытовое, агрохимическое и промышленное. Обычно четкую границу между этими видами провести трудно.

Бытовое загрязнение природных вод обусловлено синтетическими моющими средствами, которые характеризуются химической активностью и стойкостью. Загрязнение вод органическими разлагающимися веществами приводит к истощению запасов растворенного в воде кислорода.

Агрохимическое загрязнение вод обусловлено постоянно возрастающим использованием в сельском хозяйстве удобрений и ядохимикатов. Атмосферные осадки вымывают удобрения и ядохимикаты при просачивании через почвенно-растительный слой и вносят их в поверхностные и подземные воды. Это приводит к резкому повышению концентрации в воде ряда веществ, особенно нитратов, и делает в ряде случаев непригодными для питья подземные воды.

Снос агрохимических продуктов в непроточные водоемы приводит к их эвтрофикации, т.е. к увеличению концентрации питательных солей (преимущественно фосфатов) в воде и зарастанию водорослями, планктоном и др. Эвтрофикация обусловливает ухудшение качества воды, исчезновение в ней растворённого кислорода, деградацию и гибель флоры и фауны, а сами озера постепенно "умирают" (например, Женевское, Эри и др.).

Промышленное загрязнение обусловлено стоками предприятий и в настоящее время приобретает планетарный характер. В отходах производства, сбрасываемых в водотоки и водоемы, содержится большое количество вредных и токсических веществ, которые, как правило, являются труднорастворимыми и неразлагающимися.

Особое место среди этих загрязнителей занимают нефтепродукты и радиоактивные отходы. Одна капля нефти образует на поверхности воды пятно диаметром 0,3 м. Тончайшая пленка нефти изолирует воду от атмосферного воздуха, меняет режимы углеродно-кислородного обмена, снижает испарение, нарушает экологическое равновесие. Ежегодно в океан поступает более 6 млн. т нефтепродуктов. Это загрязнение приобретает глобальный характер. Вызывает тревогу рост концентрации в отдельных районах радиоактивных частиц, что обусловлено захоронением в океане радиоактивных отходов.

Глобальный характер приобретает загрязнение Мирового океана. Подсчитано, что в океаны ежегодно поступает не менее 25 млн. т железа, около 400 тыс. т цинка, меди и марганца, более 180 тыс. т свинца и фосфора, до 3 тыс. т ртути. Толща океанских вод служит гигантским фильтром, поскольку в них разлагаются, растворяются и оседают на дно органические и минеральные вещества, приносимые с континентов. Однако в последнее время в связи с резким возрастанием масштабов техногенного загрязнения экологическое равновесие между процессами загрязнения и самоочищения вод нарушается. При отсутствии эффективных мер по предупреждению чрезмерного загрязнения нарушение равновесия может стать необратимым.

Подземная гидросфера обеспечивает около 25 % общего водопотребления (питьевого, технического, хозяйственного и др.). Поэтому изменение состава вод вследствие техногенеза непосредственно отражается на условиях водоснабжения. Химический состав подземных вод изменяется под влиянием загрязнения атмосферы, поверхностных водоемов, снежного покрова, поверхности Земли (при накоплении отходов, внесении удобрений и ядохимикатов), неправильного режима орошения, сброса промышленных и бытовых стоков, подземного захоронения отходов производства (в том числе и радиоактивных), утечки канализации, нефтепроводов и др.

Наиболее подвержены изменениям под действием техногенеза приповерхностные водоносные горизонты на территории промышленных городов, промышленных (в том числе горнорудных) предприятий, агроком-плексов. Загрязнение подземных вод сокращает водные ресурсы, необходимые человеку. С изменением химического состава подземной гидросферы связано развитие таких геологических процессов, как засоление и цементация грунтов, химическая суффозия, карстообразование, разуплотнение глинистых пород и др.

Помимо химического и биологического загрязнения важным следствием техногенного воздействия на гидросферу является нагрев поверхностных и подземных вод, что обусловлено постоянно повышенной температурой стоков. Основными источниками термальных стоков являются металлургия и энергетика, особенно атомная. Температуру вод (главным образом подземных) повышает также деятельность городов. Нагрев поверхностных и подземных вод в итоге под действием разных причин может достигать 10 - 15 °С и более. Полагают, что уже в ближайшем будущем нагрев распространится и на прибрежно-морские воды океанов.

Важными последствиями воздействия техногенеза на гидросферу являются изменение уровня поверхностных и подземных вод. За последние десятилетия резко изменен режим рек, водохранилища сглаживают сезонные колебания уровней и расхода воды, уменьшают скорости течения. Тысячи мелких рек под влиянием деятельности предприятий и населенных пунктов в связи с интенсивным забором и загрязнением воды мелеют, пересыхают, а нередко полностью исчезают.

Изменения в подземной гидросфере обычно проявляются до глубины 100 м, но нередко проникают и на более глубокие горизонты, Понижение уровня подземных вод обусловлено в основном извлечением воды из недр или уменьшением поступления ее с поверхности для питания водоносных горизонтов. Это происходит при интенсивной откачке воды для водоснабжения, водоотливе и откачке в связи с горными и строительными работами, осушении местности, уменьшении инфильтрации атмосферной воды и ликвидации поверхностных водоемов. При этом понижения могут быть локальные и региональные, временные и вековые.

Понижения уровня грунтовых вод (так называемые депрессионные воронки) возникают в связи с длительной эксплуатацией подземных вод в городах и промышленных центрах. Их диаметр может достигать десятков и сотен километров, а глубина — десятков и сотен метров. Еще большие по размерам депрессионные воронки возникают в районе добычи полезных ископаемых в связи с откачкой воды при открытой и подземной разработках.

Обратное явление — повышение уровня подземных вод и возникновение водоносных горизонтов там, где они раньше отсутствовали — обусловлено созданием водохранилищ, каналов, прудов, магазинированием подземных вод, заводнением нефтяных месторождений, утечкой воды из резервуаров, водопроводной и канализационной сетей, снегозадержанием, орошением полей и др. Обычно величина повышения колеблется в пределах 0,5 - 100 м, но редко превышает 10-15 м. Максимальные повышения уровня (60 — 100 м) связаны с горными водохранилищами.

Дата добавления: 2015-07-07