Litosfera – źródła i rodzaje zanieczyszczeń oraz sposoby jej ochrony.DOC

Litosfera – źródła i rodzaje zanieczyszczeń oraz sposoby jej ochrony.

Struktura gleb

Gleba to zewnętrzna część litosfery, tworzy się w wyniku długotrwałego procesu glebotwórczego. Składa się z części mineralnych, organicznych oraz niewielkich ilości wody i tlenu. Ogólnie można je podzielić na: strefowe i a-strefowe. Powstała w wyniku wietrzenia skal pod wpływem czynników abiotycznych (klimatycznych), a także dzięki działalności glebotwórczej świata organicznego- mikroorganizmów glebowych, roślin i zwierząt, w pewnych zaś wypadkach także w wyniku gospodarczej działalności człowieka. Czynnikiem, od którego również zależą procesy tworzenia się gleby jest rzeźba terenu, przyczyniająca się do jej spłukiwania lub nanoszenia.

Struktura gleb - jest to stan połączenia niejednorodnych, elementarnych cząstek stałej fazy glebowej. Struktury gleb mineralnych i organicznych znacznie różnią się od siebie.

Najczęściej spotykane typy agregatów strukturalnych gleb mineralnych to:

-       struktura warstwowa (agregaty zbudowane są z cienkich, poziomo ułożonych płytek - łusek lub blaszek) - spotyka się je często w madach;

-       struktura słupkowa (agregaty o kształcie wydłużonym i niewyraźnych, zaokrąglonych krawędziach, ułożone pionowo, o wysokości do kilkunastu centymetrów) - struktura spotykana w glebach klimatu suchego i pół suchego;

-       struktura pryzmatyczna (agregaty o ostrych krawędziach, kształcie zbliżonym do sześcianów i o wymiarach dochodzących do kilkudziesięciu milimetrów) – charakterystyczna dla gleb typu iły, gliny ciężkie, głównie w strefie klimatu wilgotnego, ujawniająca się podczas wysychania tych gleb, które rozpadają się wtedy na luźne pryzmaty;

-       struktura sferyczna (agregaty zbliżone kształtem do kul o wymiarach do kilku­dziesięciu milimetrów) - agregaty ułożone są luźno i łatwo rozpadają się, a wolne przestrzenie między nimi na ogół nie zanikają wskutek pęcznienia przy nawilgoceniu.

Typy agregatów strukturalnych gleb organicznych zależą od tego czy zachodzi w nich proces murszenia (struktury ziarnista, koksikowa, proszkowa i gruzełkowata) czy też nie (struktury gąbczasta, włóknista, kawałkowa, amorficzna i galaretowata).

Skład i struktura zależą zarówno od właściwości skał macierzystych, jak też od zachodzących w nich procesów glebotwórczych, przede wszystkim działalności mikroorganizmów glebowych. Należy pamiętać, ze gleba jest jednocześnie środowiskiem życia dla wielu organizmów, magazynem, z którego czerpią potrzebne do życia składniki i wytworem ich działalności życiowej. Biotyczne i a-biotyczne składniki gleby są wiec współzależne i stanowią całość.

Miąższość gleby bywa różna, zależy zaś od wieku gleby oraz intensywności procesów glebo-twórczych, może dochodzić nawet do 200 cm, choć zwykle jest znacznie mniejsza.

Poza skałą macierzystą w skład gleby wchodzą inne składniki mineralne oraz składniki organiczne. Wszystkie wolne przestrzenie miedzy cząsteczkami gleby wypełniają woda i powietrze glebowe(woda-25%, powietrze-25%,skladniki organiczne-5%, składniki mineralne-45% ).

Powstałe z rozkładu skały macierzystej lub naniesione składniki mineralne występują w glebie w postaci różnych związków chemicznych: soli, kwasów, zasad, a także w postaci jonowej w połączeniu z różnymi koloidami glebowymi. Niektóre pierwiastki chemiczne występują w glebie w znacznych ilościach, stanowiąc od kilku do kilkudziesięciu procent ciężaru gleby. Należą do nich: krzem, glin, żelazo, wapń, magnez, potas, fosfor, siarka, sód, azot, węgiel, wodór i tlen. Inne pierwiastki występują w glebach w niewielkich ilościach. Należą do nich: brom, mangan, kobalt, molibden, bor, chrom i inne. Obecność wszystkich tych pierwiastków jest nieodzowna do prawidłowego rozwoju zarówno organizmów roślinnych, jak i zwierząt. Brak poszczególnych z nich powoduje różnorodne zaburzenia procesów fizjologicznych organizmów.

Składniki organiczne gleby pochodzą z obumierających organizmów. Ważnym składnikiem organicznym jest próchnica. Powstaje ona na skutek rozkładu resztek organizmów roślinnych i zwierzęcych i dalszych ich przemian. Decyduje o strukturze gleby i jej właściwościach odżywczych. Zawartość próchnicy przeciętnie nie przekracza kilku procent i jedynie w czarnoziemach i glebach bagiennych jest wyższa.

Ważnym dla życia roślin i zwierząt składnikiem gleby jest woda. Pochodzi ona przede wszystkim z opadów atmosferycznych. Składniki mineralne i organiczne gleby tworzą wraz z woda roztwór glebowy, który jest źródłem składników pokarmowych dla roślin. Przestrzenie miedzy cząsteczkami gleby nie wypełnione woda zajmuje powietrze. W glebach suchych jest mało wody, natomiast dużo powietrza. Powietrze glebowe jest bogate w dwutlenek węgla i najczęściej nasycone para wodna, zawiera zaś znacznie mniej tlenu w porównaniu z powietrzem atmosferycznym.

Porównanie składu powietrza atmosferycznego i glebowego (w procentach objętości)

Gleby występują wszędzie tam, gdzie powierzchnia lądów jest pokryta roślinnością i zamieszkała przez żywe organizmy. Tam, gdzie żywych istot nie ma, nie ma również gleby. Przez pojęcie gleby rozumiemy biologicznie czynną warstwę powierzchniową skorupy ziemskiej, wykazującą zdolność do produkowania roślin, co odróżnia ją od martwej skały.

Gleba jest podstawowym źródłem pokarmu i wody dla roślin oraz miejscem rozwoju ich korzeni. Jej właściwości i skład wpływają na wysokość urodzaju i zbiory plonów. Prowadząc odpowiednie zabiegi uprawowe i melioracyjne, wzbogaca się glebę w składniki pokarmowe niezbędne roślinom oraz polepsza jej właściwości fizyczne, takie jak: strukturę, parametry wodne, cieplne i powietrzne. Gleba podlega zmianom okresowym. Zmiany za­chodzące w długich okresach nazywamy jej ewolucją.

Gleba powstaje podczas i w wyniku wzajemnego oddziaływania roślinności i zwierząt (biosfery), klimatu, wód (hydrosfery), rzeźby terenu (topografii), a także zabiegów gospodarczych człowieka.

Wszystkie wymienione oddziaływania określane jako czynniki glebotwórcze, przebiegające w czasie, powodują przekształcanie się martwej skały w ożywione ciało przyrody, jakim jest właśnie gleba.

Zasoby litosfery:

·         Podział na zasoby niewyczerpalne i wyczerpalne.

·         Gospodarka zasobami.

Czerpanie użytków z wewnętrznej budowy litosfery nieuchronnie prowadzi do zużywania zasobów mineralnych i zajmowania znacznych powierzchni gruntu. Pośrednio górnictwo powoduje uruchomienie licznych procesów degradacji wszystkich elementów środowiska, zarówno na etapie eksploatacji złoża, jak i przetwórstwa kopalin, ich wykorzystania gospodarczego oraz składowania odpadów.

Eksplozja demograficzna wymusza stały wzrost zapotrzebowania na zaso­by litosfery. Zasoby te powstają zazwyczaj w procesach o przebiegu liczonym w geologicznej skali czasowej. Tylko część złóż powstaje i odnawia się w czasie historycznym (np. kreda jeziorna i jeziorne rudy żelaza, gipsy, solanki, wody mineralne). Podstawowe użytki mineralne litosfery należą do grupy nieod­nawialnych, ściśle określonych zasobów geologicznych. Nie wszystkie z tych zasobów są już odkryte, ale i znaczna część rozpoznanych zasobów nie może być bilansowana i wykorzystywana na danym etapie rozwoju gospodarczego ze względu na trudności w dostępie lub zbyt wysokie koszty. Jeżeli uwzględ­nimy straty eksploatacyjne, to okazuje się, że zaledwie 25-30% udokumen­towanych zasobów jest wykorzystywane.

Obecnie wydobywa się na świecie kopaliny w ilości znacznie ponad 100 mld t w ciągu roku, z czego część bez pełnego uzasadnienia i w spo­sób rabunkowy. Przez ostatnie ćwierć wieku wydobyto z litosfery więcej surowców niż w całej historii ludzkości. Coraz bliższy staje się więc moment całkowitego wyczerpania się zasobów surowców mineralnych Kluczową kwestią staja się racjonalność i oszczędność eksploatacji zasobów, wydłużające perspektywę korzystania z tych bogactw przy zmniejszeniu uciążliwości dla środowiska.

W Polsce gospodarcze znaczenie surowców mineralnych jest bardzo duże ze względu na ukształtowaną strukturę gałęziową. Intensywna, często niera­cjonalna, eksploatacja zagospodarowanych dotychczas złóż doprowadzi do ich wyczerpania już po następnych kilkudziesięciu latach (węgiel kamienny ok. 35 lat, brunatny ok. 70 lat, siarka oraz rudy cynku i ołowiu ok. 35 lat, rudy miedzi ok. 50 lat). Dłużej będzie można eksploatować złoża surowców skalnych, budowlanych i wiążących, iłów, kaolinu, anhydrytu i soli.

Specyfiką górnictwa polskiego jest marnotrawstwo kopalin towarzyszących i współwystępujących z kopaliną główną. Ogromne masy litosfery (np. nad­kładu, skały płonnej z urobkiem uzyskiwanym przed dotarciem do zasadniczej części złoża kopaliny głównej) są nieselektywnie składowane na hałdach, co prowadzi cło uszczuplenia lub zniszczenia części zasobów oraz do niepotrzebnego zajmowania terenu.

W rozumieniu prawa geologicznego i górniczego w ramach ochrony kopalin litosfery szczególnemu nadzorowi i ochronie podlegają też wody podziemne oraz obszary ich zasilania. Do surowców naturalnych związanych z glebową warstwą litosfery zalicza się także drewno. Zarówno wody podziem­ne, jak i drewna są surowcami szybko się odnawiającymi. Intensywność eksploatacji tych zasobów winna być mniejsza od tempa ich odnowy. W gos­podarowaniu tymi zasobami szczególnie ważne jest stwarzanie warunków maksymalizujących procesy odnowy a minimalizujących możliwości zaprzepaszczenia zasobów poprzez skażenie (np. wód), zniszczenie (np. spalanie lasów) lub też marnotrawne i niecelowe wykorzystanie.

Stan i przyczyny degradacji gleb:

Degradacja gleby polega na spadku jej urodzajności spowodowanym takimi czynnikami środowiska, które pogarszają warunki życia i plonowania roślin uprawnych, wpływają trwale na skład gatunkowy roślinności, zmniejszają wartość użytkową płodów rolnych i leśnych oraz pogarszają ekologiczną funkcję w ekosystemach przez pokrywę glebowo-roślinną. Skutkiem działania tych czynników jest obniżenie jakości i ilości próchnicy w glebie, wymywanie kationów zasadowych (wapnia, potasu i magnezu) oraz zakwaszanie gleby i niszczenie jej struktury, a w dalszej kolejności spadek zasobności i żyzności gleby.

Wierzchnie warstwy litosfery są przetwarzane w długotrwałych pro­cesach fizyczno-chemicznych i biologicznych (przy istotnym udziale mikro­organizmów), które przekształcają stopniowo skaty w gleby będące bazą egzystencji wszystkich organizmów lądowych. Procesy glebotwórcze trwają nieustannie, utrzymując się w równowadze dynamicznej dzięki stałemu obie­gowi materii i energii, którego to obiegu gleby są ważnym ogniwem. Antro­pogeniczna presja na litosferę prowadzi do coraz szybszego degradowa­nia gleb w skali globalnej. Degradacja ta ma charakter bezwzględny lub względny. Bezwzględność oznacza tu trwałość obniżenia lub utratę biologicz­nej aktywności środowiska glebowego. Degradacja względna gleb polega na przeobrażeniu dotychczasowego układu w nowy. Spadek aktywności bio­logicznej jest wtedy charakterystyczny tylko dla okresu przejściowego. Wyróż­nia się także zjawisko zmęczenia gleb, polegające na zwolnieniu funkcji i procesów glebowych.

Do najważniejszych przyczyn degradacji gleb zalicza się:

-          trzebież lasów oraz  niszczenie naturalnych pokryw roślinnych i synan­tropizację szaty roślinnej:

-          zaburzenie stosunków wodnych  (przesuszenie lub zawodnienie i związane z nim procesy wyługowania gleb):

-          erozję gleb (eoliczna, wodna) oraz inne oraz inne przemieszczenia warstw próchniczych (soliflukcja, osuwiska);

-          zakwaszenie gleb (m.in. w wyniku nadmiernej eksploatacji uraz opadu substancji kwasotwórczych, głównie związków siarki i :azotu z zanieczyszczonej atmosfery);

-          alkalizację gleb (w rejonach cementowni, zakładów wapienniczych, hut metali i niektórych zakładów chemicznych);

-          intoksykacji i chemiczne zanieczyszczenie gleb przez wiele substancji dostających się do gleby z atmosfery, hydrosfery, ścieków i odpadów oraz z procesów agrotechnicznych i w tym szczególnie niebezpieczne, nadmierne ilości metali ciężkich. WWA ropopochodnych, azotu, pestycydów);

-          antropogeniczne deformacje rzeźby powierzchni i związane z tym niszczenie warstwy glebowej na skutek niewłaściwej uprawy, mechanicznego zagęszczenia przez sprzęt techniczny, zeskalenia przy przesuszeniu lub zniekształcenia struktury chemicznej (często bezpowrotnie) niszczenie struktury fizycznej gleby (zakłócanie obiegu gazów, wody, składników odżywczych i ciepła w glebie, do czego często przyczynia się niewłaściwy sposób uprawy ziemi);

-          wyjałowienie gleb ze składników pokarmowych i zaburzenia równowagi jonowej (na skutek nadmiernej eksploatacji suchych i naturalnie jałowych gleb piaskowych, niedostosowanego nawożenia, skażeń chemicznych i zmian pH gleby);

-          niszczenie struktur biologicznych (mikroorganizmów) na skutek wielo­rakich zmian fizyczno-chemicznego stanu gleby (zatruwanie, przekarmianie, zmiany wilgotności itd.);

-          zasolenie gleb (w wyniku przesuszenia gleby oraz nawadniania, opadu pyłów przemysłowych, działania słonych wód dołowych z kopalń, nadmier­nego nawożenia, wycieków z hałd odpadów posodowych i fosfogipsu, stosowania soli do zimowego utrzymania dróg);

-          ubytki próchnicy na skutek pozyskiwania mas gruntu na inne cele, a także przykrywanie próchnicy warstwą gruntu bezglebowego (w tym przez od pady);

-          mechaniczne zanieczyszczanie gleb poprzez wprowadzanie do ich struk­tur słabo rozkładalnych ciał stałych o rozmiarach większych od 1 mm (odpady skalne, gruz, opakowania, skorodowane części urządzeń i środków lokomocji, odpady komunalne i przemysłowe);

-          utratę powirzchni glebowych przeznaczonych na cele gospodarcze lub komunalne (pod budynki, miasta, zakłady przemysłowe, składowiska, drogi, lotniska itp.);

-          rozdrobnienie powierzchni biologicznie czynnych na skutek zabudowy technicznej (co utrudnia i deformuje biochemiczny obieg materii i energii, zwłaszcza w obszarach o gęstej sieci antropogenicznych ekotonów).

W ujęciu globalnym najszerszy zasięg i natężenie degradacji gleb występuje w strefie międzyzwrotnikowej, a także w USA i Chinach. Konsekwencją są malejące możliwości wyżywienia szybko ludności świata.

W Polsce degradacja gleb przebiega intensywniej niż w wielu innych krajach Europy. Jest to wynik:

-          dużego udziale podatnych na degradację gleb lekkich

-          małej lesistości kraju; ­

-          silnego zanieczyszczenia atmosfery;

-          niedorozwiniętej gospodarki odpadami i ściekami (w tym gnojowicą i fekaliami);

-          klimatycznie uwarunkowanego spadku zasobów wody gruntowej (wręcz stepowienia części Polski);

-          przesuszenia gleb na skutek nadmiernych melioracji odwadniających oraz intensywnego górnictwa, wytwarzającego leje depresyjne (niedoborem wody dotkniętych jest ponad 35% obszarów rolniczych);

-          niskiego poziomu agrotechniki i błędów w nawożeniu; - dużego rozdrobnienia areałów;

-          głębokiego niedostatku działań ochronno-naprawczych;

-          dużej niefrasobliwości w gospodarowaniu gruntami oraz błędów w za­gospodarowaniu przestrzennym i w lokalizacji obiektów uciążliwych dla środowiska.

W Polsce aktualne rozmiary zagrożenia gleb degradacją szacuje się na ok. 6S'%r wszystkich terenów uprawnych. Szczególnie rozprzestrzenioną formą degradacji jest zakwaszenie gleb.

Degradacja gleb zagraża produkcji żywności i występuje na obszarach narażonych na intensywną emisję przemysłową i wzdłuż dróg o bardzo intensywnym ruchu samochodowym.

Ze względu na rodzaj oddziałujących czynników można wyodrębnić degradację gleb przez czynniki naturalne i antropogeniczne (wynikające z działalności człowieka).

Degradacja wskutek czynników naturalnych. 

              Do czynników naturalnych, powodujących degradację naturalną gleb, można zaliczyć zmiany klimatyczne, zmiany szaty roślinnej oraz przemieszczanie i degradację gleby wyniku erozji.

Źródłem degradacji litosfery są także jej współoddziaływania z atmo­sferą i hydrosferą. Obumarłe składni­ki biocenozy również wnoszą do litosfery zanieczyszczenia przechwycone z hydrosfery i atmosfery. W ramach nieustannego krążenia substancji i pier­wiastków w biosferze część zanieczyszczeń i składników litosfery wchodzi w struktury organizmów żywych, a także ulega alokacji do hydrosfery (np. spływ wód i zanieczyszczeń do zbiorników wodnych, rozpuszczanie się w wodzie zanieczyszczeń zawartych w osadach dennych) i do atmosfery (unoszenie pyłów t powierzchni, ekshalacje gazów z wulkanów, z wysypisk odpadów, z  kopalń).

Degradacja wskutek czynników antropogenicznych

Szacuje się, że człowiek w toku swojej ekspansji demograficznej i gospodar­czej zdegradował lub zniszczył ponad połowę istniejących na świecie zasobów gleby.

Czynniki antropogeniczne, powodujące degradację antropogeniczną gleb, są związane z uprawą, zmianowaniem, mechanizacją, melioracją ,chemizacją i wpływem wielu innych i przejawów działalności gospodarczej.

Antropogeniczne przeobrażenia i degradacje litosfery przede wszystkim dotyczą:

...