3. Литосфера

Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли, постепенно переходящая в сферы с меньшей прочностью вещества и включающая в себя земную кору и верхнюю мантию Земли. Мощность литосферы 5–200 км, в том числе земной коры – до 50–70 км на континентах и 5–10 км на дне океана. Верхние слои литосферы (до 2-3 км) называются литобиосферой.

Наибольший трансформации подвергается самый верхний поверхностный горизонт литосферы в пределах суши. (Суша занимает 29,2% поверхности земного шара).

Суша включает земли различной категории, из которых плодородная почва имеет важнейшее значение.

Почва является трехфазной средой, содержащей твердые, жидкие и газообразные компоненты. Верхний плодородный слой почвы называется гумусом – растительные и живые остатки, разложившиеся под действием микроорганизмов, разрушающие крахмал, целлюлозу, белковые соединения. Его мощность 10–15 см. Ниже гумусового горизонта расположен малоплодородный слой толщиной 10–12 см. Питательные вещества вымыты

из него водой или кислотами, поэтому его называют горизонтом вымывания, или выщелачивания. Далее залегает материнская порода.

Почва - это обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная структурная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени. По В. И. Вернадскому, почва является биокосным телом природы, занимая промежуточное положение между живыми (биологическими) организмами и косными телами (горные породы, минералы).

Глоссарий: литосфера, выветривание, эрозия, деградация почвы, минеральные ресурсы, опустынивание, пестициды, рекультивация, плодородие почв, возобновимые природные ресурсы.

Задание 1. Определите понятия глоссария, перечисленные выше.

1. Литосфера – твердая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии.

2. Выветривание – процесс разрушения горных пород под воздействием внешних факторов (температура, вода, ветер, организмы).

3. Эрозия – разрушение почвы и горных пород под действием воды, ветра или антропогенных факторов.

4. Деградация почвы – ухудшение качества почвы из-за эрозии, загрязнения, засоления и др.

5. Минеральные ресурсы – полезные ископаемые, используемые человеком в хозяйственной деятельности.

6. Опустынивание – процесс превращения плодородных земель в пустыни из-за климатических изменений или деятельности человека.

7. Пестициды – химические вещества для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений.

8. Рекультивация – восстановление нарушенных земель для хозяйственного использования или экологического равновесия.

9. Плодородие почв – способность почвы обеспечивать растения питательными веществами, влагой и воздухом.

10. Возобновимые природные ресурсы – ресурсы, способные восстанавливаться (лес, вода, биоресурсы).

Задание 2. Сравните понятия (что в них общего, чем различаются и как соотносятся): ЛИТОСФЕРА, ЗЕМЛЯ, ПОЧВА.

• Все три понятия связаны с геологическими и экологическими процессами.

• Литосфера — часть Земли, а почва — часть литосферы.

• Земля — целая планета, литосфера — её твердая оболочка, почва — лишь тонкий поверхностный слой.

• Почва биологически активна, а литосфера в основном минеральна.

Задание 3. Из предложенного списка выпишите те экологические факторы, которые относятся к эдафическим: влажность, освещенность, температура, давление, структура, активная реакция среды (рН), засоленность.

Задание 4. Что такое деградация почв и каковы ее причины?

Деградация почв – это ухудшение их качества и плодородия вследствие природных и антропогенных факторов.

Основные причины:

1. Эрозия (водная и ветровая) – разрушение верхнего слоя почвы.

2. Засоление – накопление солей из-за неправильного орошения.

3. Загрязнение – пестицидами, тяжелыми металлами, нефтепродуктами.

4. Обезлесение – вырубка лесов ведет к потере почвенного покрова.

5. Переуплотнение – из-за тяжелой техники и перевыпаса скота.

6. Потеря органики – из-за интенсивного земледелия без восстановления.

7. Опустынивание – превращение земель в пустыни из-за засух и деятельности человека.

Задание 5. Утилизация отходов – важнейшая экологическая проблема. При ее решении и сырье можно сэкономить, и площади свалок, занимающих большие территории и являющихся источником загрязнения, уменьшить. Предложите свои варианты утилизации: а) бумаги и картона; б) пластмассовых изделий (пластиковых бутылок, негодных авторучек, одноразовой посуды и т.п.); в) испорченных продуктов питания (гнилых овощей и фруктов, полуфабрикатов с истекшим сроком годности и т. п.). Приветствуются нестандартные решения.

Нестандартные решения по утилизации отходов

А) Бумага и картон

Классика: Переработка в новую бумагу, картон, упаковку. Нестандартно:

• Выращивание грибов – измельченная бумага служит субстратом для вешенок.

• Бумажные кирпичи – прессованные отходы + клей → стройматериалы для временных конструкций.

• 3D-печать – переработанная целлюлоза как экологичная альтернатива пластику.

Б) Пластмассовые изделия

Классика: Переплавка в гранулы для новых изделий, дорожное покрытие. Нестандартно:

• Пластиковые "бревна" – прессованный пластик → мебель, заборы, элементы ландшафта.

• Пиролиз – разложение пластика на топливо (дизель, газ).

• Арт-переработка – создание скульптур, инсталляций для экопросвещения.

В) Испорченные продукты

Классика: Компостирование, корм для животных (если безопасно).

Нестандартно:

• Биогазовые установки – гниющие отходы → метан для отопления/электроэнергии.

• Червивые фермы – разведение червей для биогумуса (удобрение).

• Экстракция полезных веществ – например, пектин из фруктов → пищевые добавки.

Кросс-решения

• Бумага + органика → компост с ускоренным разложением.

• Пластик + строительные отходы → термоизоляционные панели.

Главное: Комбинация технологий и творческого подхода сократит свалки и даст вторую жизнь отходам!

Контрольные вопросы

1. Понятие загрязнения почв, источники загрязнения.

Определение: Ухудшение качества почвы из-за накопления вредных веществ (химических, биологических, радиоактивных), превышающих природный фон и нарушающих экологическое равновесие.

1. Промышленность:

   • Выбросы токсичных веществ (тяжёлые металлы: свинец, ртуть, кадмий).

   • Нефтепродукты, кислотные дожди от заводов.

2. Сельское хозяйство:

   • Пестициды, гербициды, минеральные удобрения (нитраты, фосфаты).

   • Переуплотнение почвы техникой, перевыпас скота.

3. Бытовые отходы:

   • Свалки ТБО (пластик, батарейки, просроченные лекарства).

   • Неочищенные сточные воды.

4. Транспорт:

   • Выбросы свинца, сажи, микрочастиц резины.

   • Утечки ГСМ (бензин, масла).

5. Радиоактивное загрязнение:

   • Аварии на АЭС (например, Чернобыль).

   • Захоронение радиоактивных отходов.

6. Природные факторы:

   • Вулканическая деятельность (пепел, сера).

   • Засоление в засушливых регионах.

2. Оценка качества почв, классификация показателей вредности по ПДК.

1. Основные методы оценки:

• Химический анализ – определение концентрации загрязняющих веществ (тяжёлые металлы, пестициды, нефтепродукты).

• Биологический анализ – оценка состояния микрофлоры и биоактивности почвы.

• Токсикологический анализ – тесты на растениях и микроорганизмах (фитотоксичность).

2. ПДК (предельно допустимая концентрация) – максимально безопасная концентрация вещества в почве, не вызывающая негативного воздействия на здоровье и экосистемы.

Классификация показателей вредности по ПДК:

• Санитарно-гигиенические – влияние на здоровье человека (свинец, ртуть, мышьяк).

• Фитотоксикологические – влияние на растения (медь, цинк, нефтепродукты).

• Общеэкологические – воздействие на почвенную биоту и биоценозы (пестициды, радионуклиды).

3. Категории загрязнения почв по ПДК:

• Допустимое – уровень загрязнения ниже ПДК.

• Умеренно опасное – 1–5 ПДК (требуется мониторинг).

• Высоко опасное – 5–10 ПДК (необходима рекультивация).

• Чрезвычайно опасное – >10 ПДК (запрет на использование).

3. Основные источники загрязнения почвы.

1. Промышленные предприятия

   • Выбросы токсичных веществ (тяжёлые металлы, кислоты, щёлочи).

   • Отходы производства, шламы, золоотвалы.

   • Утечки нефтепродуктов и химикатов.

2. Сельское хозяйство

   • Пестициды, гербициды, инсектициды.

   • Минеральные удобрения (нитраты, фосфаты).

   • Навоз и стоки животноводческих комплексов.

3. Транспорт

   • Выхлопные газы (свинец, сажа, оксиды азота и серы).

   • Износ шин и дорожного покрытия (микропластик, резина).

   • Утечки топлива и масел.

4. Бытовые отходы

   • Твёрдые коммунальные отходы (ТКО) на свалках.

   • Батарейки, аккумуляторы, электроника.

   • Пластик, стекло, просроченные лекарства.

5. Строительство и урбанизация

   • Захоронение строительного мусора (бетон, асбест).

   • Запечатывание почвы асфальтом и бетоном.

6. Добыча полезных ископаемых

   • Отвалы пустой породы, кислотные стоки.

   • Разливы нефти, газовыделения.

7. Военная деятельность

   • Разрушение почв взрывами, боеприпасами.

   • Химическое и радиационное загрязнение.

8. Природные факторы

   • Вулканический пепел, засоление.

   • Пыльные бури, эрозия.

4. Методы борьбы с загрязнением почвы?

1. Биологические:

   • Фиторемедиация – очистка растениями (подсолнечник, горчица для тяжёлых металлов).

   • Биодеградация – использование микроорганизмов для разложения нефтепродуктов, пестицидов.

2. Химические:

   • Детоксикация – внесение сорбентов (уголь, цеолиты) для нейтрализации токсинов.

   • Промывка – вымывание солей и загрязнителей водой.

3. Физико-механические:

   • Снятие и захоронение загрязнённого слоя.

   • Электрохимическая очистка – для тяжёлых металлов.

4. Организационные:

   • Соблюдение ПДК и экологических норм.

   • Контроль отходов – переработка, раздельный сбор.

5. Агротехнические:

   • Севообороты, сидерация (оздоровление почвы растениями).

   • Известкование (снижение кислотности).

Профилактика:

• Внедрение «зелёных» технологий в промышленности и сельском хозяйстве.

• Рекультивация нарушенных земель.