Литосфера и ее рациональное использование

Литосфера. В современном понимании литосфера (от греч. литос - камень) - верхняя твердая оболочка Земли, толщина которой колеблется в пределах 50-200 км. Верхняя часть литосферы образует земную кору, а нижняя - верхнюю часть мантии Земли. Земная кора, представляющая собой, в отличие от гидросферы, сплошную оболочку планеты, состоит из трёх слоев: осадочного, гранитного и базальтового. Осадочный слой в основном сложен осадочными породами (глинами, песчаниками, известняками, доломитами, гипсами и др.), образовавшимися на поверхности Земли в основном в результате отложения продуктов выветривания и разрушения более древних пород, химического и механического выпадения осадка из воды, а также продуктов жизнедеятельности организмов. Мощность осадочного слоя крайне изменчива: в одних местах он отсутствует, в других - достигает толщины 20-25 км. Общий объем этого слоя составляет около 10% от объема всей земной коры, причем основная часть слагающих его пород приходится на материки и шельфы океанов.

С точки зрения концентрации живого вещества биосферы особый интерес представляет почвенный слой, толщина которого в различных ландшафтных и климатических зонах изменяется в широких пределах (от нескольких сантиметров до 1-1,5 м). Практически вся растительность суши, а следовательно и весь ее животный мир связаны с почвой как необходимым источником пищи. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечить необходимые условия для жизни растений. Большое значение в плодородии почв играет гумус, состоящий преимущественно из продуктов биохимического разложения отмерших остатков организмов. Почва является местом обитания огромного количества микроорганизмов, водорослей, простейших, насекомых, червей и других беспозвоночных животных и большого количества позвоночных животных.

Нижняя граница биосферы проходит в самой верхней части земной коры. Вглубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние (лишь до глубины в несколько десятков метров)– жизнь ограничивает прежде всего температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 15 км превышает уже 100 ⁰С. С подземными водами микроорганизмы распространяются до глубин 2-3 км, хотя известны случаи обнаружения микроорганизмов в нефтяных водах и нефти, добытых при бурении скважин с глубин более 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2-2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве. В Мировом океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10-11 км от поверхности, т.к. температура там около 0 С.

Охрана литосферы включает в себя защиту почв о т деградации и потерь в результате водной и ветровой эрозии, заболачивания, засоления, загрязнения, необоснованного изъятия их из сельскохозяйственного оборота и т.п. В понятие "охрана литосферы" входит также утилизация отходов, охрана и рациональное использование недр, рекультивация нарушенных территорий, защита массивов горных пород и т.п.

Почва – один из важнейших компонентов окружающей среды. Основные виды антропогенного воздействия на почву следующие:

· эрозия (ветровая и водная);

· загрязнение;

· вторичное засоление и заболачивание;

· опустынивание;

· отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Большое значение имеет защита почв от эрозии. Эрозия почв - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Серьёзную опасность для почв представляют пыльные бури, которые уничтожают пахотный слой на десять и более сантиметров. Основные мероприятия по борьбе с последствиями пыльных бурь включают выращивание лесозащитных полос, а также коренное изменение технологии возделывания с/х культур, в частности, переход на безотвальную технологию распашки для повышения противоэрозийной устойчивости почвы. Систематическое внесение удобрений в резко повышенных дозах может вызывать серьёзные нарушения в круговороте питательных веществ между почвой и другими компонентами природной среды.

Твердые отходы и методы их утилизации. Основные виды загрязнения литосферы - твердые бытовые и промышленные отходы. На одного жителя в городе в среднем приходится в год примерно по 1 тонне твердых отходов, причем этот показатель ежегодно растет. Рассмотрим основные методы охраны окружающей среды от твердых бытовых и промышленных отходов, но прежде познакомимся с такими основными понятиями, как:

утилизация отходов (от лат. — полезный) -вовлечение отходов в новые технологические циклы и дальнейшее их хозяйственное использование, утилизация промышленных отходов, их использование в качестве вторичного сырья, топлива, удобрений и т. п.;

реутилизация -повторная, иногда многократно-последовательная переработка образовавшихся ранее отходов;

захоронение отходов - помещение их под землю в специально созданные выемки, брошенные угольные шахты и др. в целях исключения возможности их дальнейшего использования и предотвращения попадания загрязняющих веществ в окружающую среду;

детоксикация (обезвреживание) отходов -освобождение их от вредных (токсичных) компонентов на специализированных установках.

В настоящее время и по масштабам накопления, и по степени негативного воздействия на окружающую среду экологической проблемой века стали твердые отходы. Поэтому их сбор, удаление, детоксикация, переработка и утилизация - одна из главнейших задач инженерной защиты окружающей природной среды. Важна защита среды обитания и от обычных, т.е. нетоксичных отходов. На урбанизированных территориях размещение отходов уже сейчас имеет первостепенное значение среди экологических проблем.

Рассмотрим, как в современный период осуществляют защиту окружающей среды от твердых бытовых и промышленных отходов, а также от радиоактивных и диоксинсодержащих отходов. В отечественной и мировой практике наибольшее распространение получили следующие методы переработки твердых бытовых отходов (ТБО):

- строительство полигонов для захоронения и их частичной переработки;

- уничтожение на мусоросжигающих заводах;

- компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива);

- ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков и др.);

- предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов;

- пиролиз (высокомолекулярный нагрев без доступа воздуха) ТБО при температуре -1700°С.

По оценке ряда специалистов на данной стадии развития производства, которое в целом характеризуется преобладанием ресурсопотребляющих технологий и огромным накоплением отходов, наиболее приемлемым методом следует признать строительство полигонов для организованного и санкционированного хранения отходов и частичной их переработки (в основном методом прямого сжигания). Конструктивные схемы допускают высоту таких полигонов до 60 м и послойное его заполнение с помощью бульдозеров, для чего устраивают пологий внешний откос. При определенных условиях (инертность, слабая токсичность) совместно с ТБО могут складироваться и промышленные отходы. Особое внимание обращают на гидроизоляцию полигонов, чтобы исключить попадание загрязняющих веществ в подземные воды. Срок полного обезвреживания отходов - 50 -100 лет.

Один из перспективных методов переработки твердых бытовых пищевых обходов - их компостирование с аэробным окислением органического вещества. Полученный компост используют в сельском хозяйстве, а некомпостируемые бытовые отходы поступают в специальные печи, где термически разлагаются и превращаются в разные ценные продукты.

Другой метод переработки ТБО - уничтожение их на мусоросжигающих заводах. Сжигание отходов в них происходит при температуре 800 - 850°С. Вторая стадия газовой очистки отсутствует. В золе отработанных отходов отмечается повышенная концентрация диоксинов (0,9 мкг/кг и более). С каждого кубометра сжигаемых отходов в атмосферу выбрасывается 3 кг ингредиентов (пыль, сажа, газы) и остается 23 кг. золы.

На зарубежных мусоросжигающих заводах реализуется более экологичная двустадийная очистка отходящих газов, регламентируется очистка более десяти вредных компонентов, включая дибензодиоксин и дибензофурамы. Режим сжигания предусматривает разложение отходов, в том числе образующихся из пластмасс диоксинов при температуре 900 - 1000'С. До сжигания проводится предварительная сортировка твердых отходов, что на порядок снижает содержание вредных веществ в шлаках.

На заводах по пиролизу ТБО при температуре 1700°С практически утилизируются все материальные и энергетические компоненты, что резко снижает загрязнение окружающей среды. Однако технологический процесс очень трудоемкий, по существу завод по пиролизу - это доменная печь.

К новейшим разработкам относится технология комплексной переработки ТБО. Она предусматривает предварительную механизированную сортировку ТБО (извлечение черных и цветных металлов, выделение части балластных компонентов - стеклобоя, бытовых электробатареек, выделение текстильных компонентов и др. для последующего их использования или ликвидации).

Термообработка обогащенной и подсушенной фракции мусора осуществляется при температуре до 1000°С, обогащенные шлаки перерабатываются и сжигаются в камни строительного назначения, предусматривается двустадийная современная газоочистка.

Мусороперерабатывающий завод нового типа, функционирующий по данной комбинированной технологии, дает всего 15 % отходов.

И все же следует подчеркнуть, что и у нас в стране, и за рубежом основная масса ТБО из-за нехватки полигонов вывозится в пригородные зоны и выбрасывается на свалки. Экологическое состояние свалок явно неудовлетворительное: отходы на них разлагаются, часто загораются и отравляют воздух токсичными веществами, а дождевые и талые воды, просачиваясь через толщу горных пород, загрязняют грунтовые воды.