Вступ
Земельний фактор, як і повітря, вода, біосфера, сонячна енергія, є найважливішою складовою навколишнього природного середовища. Земна твердінь (суходіл) виконує значну кількість необхідних і незамінних функцій. Перш за все, земля є місцем розселення і проживання людей та переважної більшості видів рослинного і тваринного світу, інших живих організмів. Вона створює необхідні матеріальні умови для життєдіяльності та відпочинку людини, виступає важливим, а для деяких видів діяльності (сільське і лісове господарство) і основним засобом виробництва і, одночасно, предметом праці, є фактором біологічної продуктивності, базою продовольчих і сировинних ресурсів.
За своїми властивостями земельні ресурси характеризуються як вичерпні, обмежені і частково відновлювані. В той же час, за підрахунками вчених, площа земельних ресурсів світу, в розрахунку на одну людину, щорічно скорочується на 2%, а площа продуктивних угідь – на 6–7%. Коефіцієнт забезпеченості земельними ресурсами (Кн), який являє собою відношення середньої густоти населення даної країни до середньої світової густоти населення, коливається від 36,0, наприклад, у Мальті, 10,4 – в Японії, 8,5 – у Великій Британії, 8,0 – у Німеччині, до 3,4 – у Франції, 3,0 – у Китаї, 0,8 – у США і 0,3 – в Аргентині. Для України цей коефіцієнт дорівнює 2,8, що ставить її в один ряд з країнами з досить високим «тиском» на землю.
Однією з найбільших цінностей земельних ресурсів є ґрунт – верхній шар земної кори, який утворився під дією природних факторів (клімат, рельєф, особливості геологічної будови місцевості, рослинні та тваринні організми тощо), самостійне природно-історичне, органо-мінеральне утворення, здатне до саморозвитку і самовідтворення, яке забезпечує функціонування біосфери. Ці функції визначають роль земельного фонду країни як одного з найважливіших видів ресурсів економічного розвитку та найціннішої частини національного багатства.
Існування, соціальне благополуччя і здоров'я народу України нерозривно пов'язані з землею.
Антропогенне забруднення і виснаження ґрунтів
У нормальних природних умовах усі процеси, які відбуваються в ґрунті, знаходяться в рівновазі. Основним фактором порушення рівноваги стану ґрунту є антропогенний. У результаті розвитку господарської діяльності людини відбувається ерозія, дефляція, заболочування, засолення і забруднення ґрунтів. Людина викликає зміну складу ґрунту і навіть його знищення. У даний час на кожного жителя нашої планети припадає менше одного гектара орної землі. Ці незначні площі продовжують скорочуватись через невмілу господарську діяльність людини.
В Україні за останні 25 років вміст гумусу в ґрунті зменшився з 3,5 до 3,2%, площі кислих ґрунтів збільшилися на 1,8 млн. га (25%), а площі засолених – на 0,6 млн. га (24%). Через неправильну меліорацію майже 50 тис. га орних земель підтоплені.
Великі площі родючих земель у світі гинуть при гірничопромислових роботах, при будівництві підприємств і міст. Знищення лісів і природного трав'яного покриву, багаторазова оранка землі без дотримання правил агротехніки призводить до виникнення ерозії ґрунту – руйнування і зміни родючого шару водою і вітром. Ерозія в наш час стала всесвітнім злом. Підраховано, що тільки за останнє століття в результаті водної та вітрової ерозії на планеті втрачено 2 млрд. га родючих земель активного сільськогосподарського використання.
Найбільше від руйнівної дії ерозії страждають господарськоосвоєні гірські райони, райони з різко почленованим рельєфом, сильним і нерівномірним стоком талих або зливових вод.
Водна ерозія викликає площинний змив і розмив ґрунтів. Утворюються яри і промоїни, з господарського використання виключаються великі площі родючих земель. Яружнонебезпечними районами в Україні є передгір'я Карпат і Криму.
Вітрова ерозія, або дефляція (розвіювання і видування ґрунту) завдає руйнації в посушливих степових, напівпустельних і пустельних районах з піщаними і супіщаними ґрунтами.
На території СНД площа різною мірою еродованих земель складає більше 5 млн. га.
Одним із наслідків промислової діяльності людини є інтенсивне забруднення ґрунтового покриву. У ролі головних забруднювачів ґрунту виступають метали та їх сполуки, радіоактивні елементи, а також добрива і пестициди, які використовуються в сільському господарстві.
В Україні внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС радіонуклідами забруднено понад 4,6 млн. га земель у 74 районах 11 областей, у тому числі 3,1 млн. га орних земель.
До найбільш небезпечних хімічних забруднювачів ґрунтів відноситься ртуть та її сполуки. Ртуть потрапляє в навколишнє середовище з отрутохімікатами, відходами промислових підприємств, які містять металеву ртуть та її сполуки.
Ще більш масовий і небезпечний характер має забруднення ґрунту свинцем. Відомо, що при виплавлянні однієї тонни свинцю в навколишнє середовище з відходами викидається до 25 кг цього металу. Сполуки свинцю використовуються як добавки до бензину, тому автотранспорт є серйозним джерелом свинцевого забруднення ґрунтів. Особливо багато свинцю в ґрунтах уздовж великих автомагістралей.
Поблизу великих центрів чорної та кольорової металургії ґрунти забруднені залізом, міддю, цинком, марганцем, нікелем, алюмінієм та іншими металами. У багатьох місцях їх концентрація в десятки разів перевищує ГДК.
Радіоактивні елементи можуть потрапляти в ґрунт і накопичуватись у ньому в результаті випадання опадів від атомних вибухів або при скиданні в навколишнє середовище рідких та твердих відходів промислових підприємств, АЕС або науково-дослідних закладів, пов'язаних із випромінюванням і використанням атомної енергії. Радіоактивні речовини з ґрунтів потрапляють у рослини, потім в організми тварин та людей, накопичуючись у них.
Значний вплив на хімічний склад ґрунтів завдає сучасне сільське господарство, яке широко використовує добрива й різні хімічні речовини для боротьби зі шкідниками, бур'янами і хворобами рослин. Нині кількість речовин, залучених до біологічного кругообігу в процесі сільськогосподарської діяльності, приблизно дорівнює кількості речовин, залучених у процесі промислового виробництва. При цьому з кожним роком виробництво і застосування добрив та пестицидів у сільському господарстві зростає. Невміле та безконтрольне використання їх призводить до порушення кругообігу речовин у біосфері.
Однією з найбільш серйозних світових проблем навколишнього середовища є опустелювання земель. Цей процес відбувається майже в 100 країнах. Це позначається на житті 900 млн. чоловік і щорічно зменшує світовий прибуток на 42 млн. доларів.
Опустелювання (аридизація) – це деградація ґрунту в посушливих, напівпосушливих і сухих субгумідних районах, викликана згубним впливом людської діяльності і антропогенних змін клімату. Основні причини опустелювання – виснаження і надмірне забруднення ґрунтів, вирубування лісів і нераціональне зрошення.
Однією із значних екологічних проблем є засолення ґрунтів. Воно виникає в результаті підвищення вмісту в ґрунті легкорозчинних солей (карбонату натрію, хлоридів і сульфатів), зумовлених засоленістю ґрунтоутворюючих порід, привнесенням солей ґрунтовими і поверхневими водами, але найчастіше виникає в результаті нераціонального зрошування. Ґрунти стають засоленими при вмісті більше 0,1% за вагою токсичних для рослин солей. Засолення ґрунтів – одна з причин, яка обмежує розвиток зрошуваного землеробства.
Геологічна діяльність вітру. Дефляція
Вітер – це рух повітряних часточок у горизонтальному напрямку, зумовлений різницею атмосферного тиску в різних місцях.
Головною причиною змін атмосферного тиску є нерівномірність нагрівання Сонцем земної поверхні і передачі цього тепла атмосфері. Повітря перемішується із зон високого тиску в зони низького тиску. Різниця тисків спричинена різною температурою полярних та екваторіальних територій. Повітряні потоки залежно від добового обертання Землі, річних рухів Землі навколо Сонця, нерівномірного розподілу суходолу і моря, відмінностей рельєфу та інших чинників поділяють на окремі кола циркуляції повітря. Складні рухи повітряних мас та їх взаємодії значно ускладнюються за рахунок утворення величезних повітряних вихрів – циклонів та антициклонів. Циклони – це повітряні маси, які обертаються в Північній півкулі проти годинникової стрілки, причому в центрі цих мас тиск мінімальний. В антициклонах повітряні маси обертаються за годинниковою стрілкою (у центрі тиск максимальний). Швидкість циклонів біля земної поверхні в тропіках досягає 60 – 80 м/с. У помірних широтах циклони рухаються з меншою швидкістю (30 – 40 м/с). Вони супроводжуються різким зниженням тиску та опадами.
Геологічна діяльність вітру виявляється в усіх кліматичних зонах, але особливо інтенсивна вона в умовах:
аридного клімату, де випаровування в 6 – 10 разів перевищує випаровування;
збідненого рослинного покриву, який скріплює ґрунт коренями;
інтенсивного фізичного вивітрювання, яке постачає матеріал для видування;
постійного вітру.
Отже, найсприятливішими для геологічної діяльної вітру є зони пустель і напівпустель.
Руйнівна діяльність вітру полягає у видуванні часточок гірських порід, тобто дефляції та в механічній обробці їхніх поверхонь, або коразії. Дефляція і коразія завжди супутні. Поступальна швидкість вітру визначає його силу. Вітер, що має швидкість кілька десятків сантиметрів за секунду, здатний здіймати і нести дрібний пил. За швидкості вітру 10 – 20 м/с переносяться часточки діаметром 1 – 5 мм Ураганні вітри, швидкість яких сягає 70 м/с, мають величезну переносну силу. Вітер змітає все на своєму шляху, проникає в усі заглиблення і шпарини, видуває різні продукти вивітрювання. Сумісна і взаємозв'язана дія вивітрювання, коразії і дефляції призводить до утворення характерних для еолової (вітрової) діяльності форм рельєфу, в тому числі, і на високоцінних сільськогосподарських угіддях.
Найбільша концентрація піщаного матеріалу, який переноситься вітром, у приземній частині повітряного потоку (до 2 м). У зонах з помірним кліматом, де поверхня Землі майже повністю вкрита рослинністю, процес видування відіграє значну роль. Дефляція в цих місцевостях виявляється у вигляді пилових (чорних) бур. При цьому з поверхні зноситься шар ґрунту завтовшки 10 – 15 см і більше. В одному місці відбувається видування ґрунту, в іншому – засипаються лісосмуги, сади, посіви. Бурі завдають великої шкоди сільському господарству, видуваючи родючий шар ґрунту
Руйнівна діяльність вітру призводить до утворення величезних вітрових долин (ваді), які значно поширені в пустелях на платоподібних (Південне плато Галала в Африці) і столових підвищеннях (східна Монголія, Великий Бал-хан в Середній Азії). Вітрові долини різняться від річкових. Ваді має нерівне дно без загального нахилу, долина то звужується до вузької щілини, то розширюється. Борти ваді стрімкі або східчасті. На дні та бортах ваді трапляються різні еолові форми: стовпи, карнизи, ніші, останці. З часом від останців та підвищень залишається лише хвиляста поверхня з великими уламками, які утворилися після руйнування. Так виникає кам'яниста пустеля.
Помірні вітри пустель теж можуть переносити і перекочувати піски.
Перенесений вітром матеріал відкладається й утворює своєрідні континентальні еолові форми рельєфу. Форми рельєфу залежать від місцевих умов: кількості піску, первісного рельєфу, режиму та сили вітру, гірських перешкод на шляху вітру.
Якщо піску мало, а вітер має змінний напрямок, то утворюються купчасті піски. Це горби неправильної форми, які накопичуються біля перешкод (куща, каменя), заввишки 1 – 5 м. За малої кількості піску можуть утворюватись горби чіткої серпоподібної форми – бархани заввишки 20 – З0 м, а в барханних ланцюгах – навіть 50 – 70 м.
Горби овальної форми називають дюнами. Дюнні вали можуть досягати 10 – 15, а іноді 150 – 200 м у висоту за ширини дна до 1 км.
Барханні ланцюги (як і бархани) та дюни можуть рухатись у напрямку вітру. За рік бархани здатні переміститись на 30 – 40 м. При цьому піски засипають посіви, садки, села.
Зупинити рух піску можна висіванням рослин із сильно розвиненою в горизонтальному напрямку кореневою системою, посадками сосни тощо.
Геологічна діяльність атмосферних опадів
Атмосферні опади, що випали на поверхню суходолу, розподіляються так: частина їх, випаровуючись, повертається назад в атмосферу; інша частина, просочуючись крізь водопроникні породи, накопичується на першому від поверхні водотривкому шарі й утворює ґрунтові води; решта опадів збирається в тимчасові, безруслові потоки, які дрібними струмочками стікають схилами і зливаються разом у постійні руслові потоки – рови, річки, формуючи річковий стік.
Площинне схилове стікання
Ерозійна робота, яка здійснюється під час площинного змиву, тим помітніша, чим більший схил, піддатливіші породи, які його складають, бідніша рослинність і більше дощової або талої води стікає по ньому Струмені поверхневої води, які не зібрані в певні русла, поступово змивають і переносять дрібні часточки порід із верхніх стрімких ділянок у нижні, пологіші. Накопичення осадів у нижній частині схилу називають делювіальним процесом.
У періоди випадання дощів і танення снігу вода стікає по схилах у вигляді суцільної тонкої плівки або густої мережі окремих струмків. Вони захоплюють здебільшого дрібнозернистий гумусний матеріал, з якого складаються схили, і переносять його вниз. Біля підніжжя схилу течія води уповільнюється і матеріал, який переноситься, відкладається як безпосередньо біля підніжжя, так і в прилеглій частині схилу.
Великого руйнування від змиву зазнають розорані схили, особливо ті, на яких не укорінились висіяні культури. Для запобігання
розмиванню ґрунтів вживають різних агромеліоративних заходів, які сприяють оструктуренню ґрунту. Структурний ґрунт здатний поглинати до 85% річної кількості атмосферних опадів, безструктурний – усього лише до 30%. Для запобігання розмиванню ґрунтів схили слід орати перпендикулярно до їх найбільшого нахилу.
Деградація вічномерзлих ґрунтів
Території з вічномерзлими ґрунтами складають більше 25% всієї суші Земної кулі. У Росії ці території охоплюють 9–10 млн. км2, що складає близько 56% площі країни. Вже з цієї причини вони заслуговують особливої уваги, тим паче, що вічномерзлі ґрунти відрізняються мінливістю (рухливістю і динамічністю). Ці властивості вічномерзлих ґрунтів за певних умов приводять до масштабних процесів їх деградації. Характерні для вічномерзлих ґрунтів явища, такі як осідання, провали, пучення, соліфлюкція (стікання ґрунту на схилах), пояснюються наявністю підземних криг. У верхньому 20 – 40-метровому шарі ці льоди можуть складати 50 – 70% загального об'єму ґрунтів.
Якщо з якихось причин (природного або антропогенного характеру) глибина сезонного розтавання досягає підземних льодів, то виникають термокарстові явища, що супроводжуються деформацією рельєфу, утворенням мочажин, воронок, невеликих озер. Причому озера, що утворилися, звичайно не залишаються на місці і мають тенденцію до переміщення по території у зв'язку з подальшим розвитком термокарста. Швидкість пересування складає 1 – 10 м/рік, іноді більше. Нерідко відбувається злиття сусідніх озер. При розвитку термокарста відбувається зазвичай осідання поверхні із швидкістю 10 – 15 см/рік, причому нерівномірно в різних її частинах.
Деградація вічномерзлих ґрунтів найчастіше спостерігається в промисловоосвоєних районах арктичного басейну. Тут відбувається прискорена в сотні разів (в порівнянні з природними змінами) еволюція ландшафтів.
Гранична нестійкість земле-ґрунтового комплексу в умовах Півночі (особливо в зонах тундри і лісотундри) обумовлює швидкий ріст ярів в місцях, де трав'яний покрив руйнується, наприклад, гусеницями всюдиходів. Відомі випадки, коли порівняно крупні озера діаметром більше 400 м зникали безслідно, будучи спущеними, як потім з'ясувалося, по слідах всюдиходів, що перетворилися на термокарстовоерозійні яри. Такі факти достовірно встановлені на півостровах Ямал, Тазовський, Гиданський.
Чинником, стимулюючим розвиток термокарста в промислових районах Півночі, є запилення території, яке підсилює сезонне розтавання ґрунтів. Якщо до цього додається ще знищення ґрунтово-рослинного покриву, то дуже скоро виникає ланцюг термокарстових просідань, по яких спрямовуються водотоки і починається формування ярів. Швидкість їх росту, наприклад, на трасах трубопроводів складає 15 – 30 м/рік, а в особливо сприятливих для розвитку термокарста умовах може досягати 100 м/рік.
У місцях будівництва частішають явища соліфлюкції. Швидкість току ґрунтів на схилах може доходити до 5 – 7 м в добу. У рух залучаються сотні тисяч кубометрів ґрунту. На оголених від ґрунту ділянках схилів починається процес розтавання підземних льодів і деформація рельєфу.
Деградація вічномерзлих ґрунтів в районах промислового освоєння
створює безліч небезпек для господарських об'єктів. Стає можливим руйнування будівель, провал доріг, обвал мостів, підтоплення територій, пошкодження трубопроводів, ліній електропередач і т.д.
Якщо виправдається кліматичний прогноз, пророкуючий потеплення в Північній півкулі на 2 – 4 градуси до 2025 року, то в зоні вічномерзлих ґрунтів відбудуться великомасштабні процеси, які змінять весь вигляд арктичного басейну. Перш за все відбудеться повне розтавання до глибини 15 – 20 м так званих високотемпературних (з близькою до 0 °С середньорічною температурою) мерзлих товщ по південній межі розповсюдження вічної мерзлоти, в смузі шириною до декількох сотень кілометрів. На північ від цієї смуги відтавання захопить шар в 10 – 15 м. Інтенсивність термокарстових і соліфлюкційних явищ різко зросте в районах на північ від Ігарки, Якутська, де зосереджені величезні запаси підземних льодів. Береги Північного Льодовитого океану, складені рихлими відкладеннями, піддадуться деформації. Багато ділянок суші в результаті розтавання мерзлих товщ опустяться до відміток нижче рівеня моря. Море почне наступати на сушу. А в глибині материка почнуть формуватися численні озера і болота, сприяючі подальшому розвитку термокарста. Всі будівлі і споруди, побудовані на вічномерзлих ґрунтах, будуть зруйновані.
Помітимо далі, що в зоні вічної мерзлоти ми маємо сьогодні близько 480 млн. га лісовкритих територій. Це складає більше 60% від покритої лісом території Росії. Вважається, що саме вічномерзлим ґрунтам, що є природним водоутримуючим бар’єром, ліси Сибіру зобов'язані своїм існуванням. Руйнування вічної мерзлоти приведе до масової загибелі лісів і формування холодних напівпустель.
Висновок
Отже, деградація земельних ресурсів (водна та вітрова ерозія, забруднення відходами промисловості та сільськогосподарського виробництва, важкими металами та радіонуклідами, переущільнення ґрунту під дією важкої сільськогосподарської техніки, порушення внаслідок добування корисних копалин тощо) призводить до скорочення земельних ресурсів, зменшення потенційної родючості ґрунтів, що вимагає проведення науково обґрунтованої державної політики в галузі використання і охорони земель, створення механізму збереження і покращання національного багатства – продуктивних земель. Необхідною умовою для охорони продуктивних земель і навколишнього природного середовища в цілому є правильна організація території і землекористування зокрема. Розроблена в цьому напрямку Програма захисту земель практично не діє, головним чином, через відсутність коштів.
Використана література
«Еколого-економічні проблеми Житомирської області»; Під заг. ред. П.П. Михайленка
Ю.В. Новиков «Экология, окружающая среда и человек»
Митчелл П. «101 ключевая идея: Экология»
Д.Г. Тихоненко та ін. «Геологія з основами мінералогії»