Надра Землі, їх використання та охорона

2 Надра Землі, їх використання та охорона

Зараз у світі відбувається великомасштабне втручання людини в систему водо-, нафто- і газоносних горизонтів літосфери, які розташовані на різних глибинах. При цьому вплив на літосферні флюїди здійснюється кількома шляхами.

Частина поверхневого стоку переводиться в підземний, особливо при зрошуванні. Під час зрошування в магістральних каналах і безпосередньо на полях даремно витрачається до 30% води. У результаті на більшій частині зрошуваної території відбувається піднімання рівня ґрунтових вод і навіть виникають заболочені площі. Площа земель, на яких підвищився рівень води внаслідок зрошування, досягає у світі кількох мільйонів гектарів.

Інший шлях переведення поверхневого стоку в товщу літосфери - це підтоплення земель у районах водосховищ, де також піднімається рівень ґрунтових вод. Таке підіймання ґрунтових вод і заповнення водою раніше ненасиченої зони змінюють механічні якості ґрунту, сприяють руйнуванню берегів водосховищ, розвитку суфозії (вимивання з ґрунту мінеральних часток, осідання верхніх товщ ґрунту і утворення понижень та порожнин) та ін.

Під великими водосховищами в місцях розломів земельної кори не виключене проникнення поверхневих вод у глибинні пласти і в глибокі водоносні горизонти. Це може породжувати сейсмічність, що добре відомо з практики будівництва великих водосховищ.

Переведення частини поверхневого стоку в підземний виникає в усіх містах у результаті роботи водогінної та каналізаційної систем. У містах у ненасичену зону літосфери і до вільних горизонтів ґрунтових вод надходить до 3 м³/км² води, у тому числі гарячої з тепломережі. Результатом цього є затоплення підвалів будинків і підземних комунікацій. Виникають руйнування фундаменту, осідання ґрунтів, розвивається суфозія.

Ще один шлях утручання в літосферу - це закачування забруднених відпрацьованих вод у глибокі свердловини та закачування гарячої води і пари в нафтові свердловини з метою збільшення нафтовіддачі пласту. Обсяги негативних наслідків таких закачувань величезні.

Потужним засобом впливу на літосферні флюїди є відкачування води з різних горизонтів підземних вод. Зокрема, відкачування шахтових вод і вод із кар'єрів і розрізів. При відкачуваннях, які обов'язково перевищують поповнення води, знижується рівень підземних вод і виникають великі вирви депресії. Найбільші зниження рівня підземних вод спостерігаються в районах великих міст, які використовують для водопостачання підземні води з глибини 50-60 м.

Вторгненням у флюїдні системи літосфери є добування нафти і газу.

За період розвитку нафтогазових родовищ пробурено багато десятків тисяч таких свердловин глибиною до 2 км. На їх місці виникли великі депресійні вирви, були розкриті і розгерметизовані всі глибоко залеглі водо-, нафто- і газоносні горизонти.

Наслідки цього процесу виявляються по-різному. У Татарії, наприклад, де видобуток нафти ведеться вже тривалий час, у районі Ромашкінського нафтового родовища з вересня 1986 р. по січень 1989 р. зареєстровано 198 землетрусів силою до 10 балів. Більша частина епіцентрів землетрусів залягає на глибині 2-3 км в осадовому чохлі старої Східноєвропейської платформи.

Крім розвідувальних і промислових свердловин досить глибокі горизонти надр пронизують шахти з видобування корисних копалин: вугілля, поліметалічних руд, солей. Утворені підземні пустоти весь час зростають за об'ємами і площами. На більшості підприємств із видобутку вугілля взагалі не прийнято заповнювати вироблений підземний простір. Все це призводить до просідань ґрунту, а також порушення флюїдних систем. Найчастіше закриті шахти просто затоплюються.

Є вагомі причини вважати, що райони видобутку нафти, газу та вугілля є джерелами виділення в атмосферу метану, який є одним із чинників утворення парникового ефекту.

Запаси корисних копалин у надрах Землі не безмежні і відносяться до категорії невідновлюваних природних ресурсів.

Більшість корисних копалин значною мірою вже вичерпані, особливо багаті на них родовища верхніх горизонтів земної кори.

Вчені неодноразово робили спроби підрахувати запаси і строки вичерпання природних копалин у цілому на земній кулі та в окремих регіонах. Звичайно, ці підрахунки приблизні і базуються на даних, які доступні сучасному рівню знань (див. табл. 1).

Таблиця 1. Ресурси і час вичерпання основних корисних копалин

Новим фактором потужного впливу на надра є ядерні підземні вибухи. їх проводять для створення підземних ємностей у соляних куполах, для створення провальних вирв і для глибинного сейсмічного зондування. Крім того, проводять вибухи з воєнною метою.

У результаті такого потужного впливу на значних площах зазнають розгерметизації зони аномально високих пластових тисків. У 60-х роках почав підвищуватися рівень підземних вод у верхніх горизонтах, що особливо яскраво виявилося в Прикаспійському регіоні. Це викликало зростання сейсмічної активності в західній частині регіону, у результаті почастішали викиди грязьових вулканів та зародилася хвиля деформацій, яка виникла на Апшероні - найбільш старому районі нафтовидобутку - і рухалася з області альпійської складчастості на північний схід у напрямі молодих та старих платформ зі швидкістю 50-60 км/рік. Просування цієї хвилі супроводжувалось різким зниженням нафтовидобутку по всьому регіону.

У наш час це, мабуть, єдине пояснення підняття рівня Каспію у XX столітті, яке, на відміну від інших, відзначалося надзвичайно швидкими темпами. Пояснення, пов'язані зі змінами конфігурації дна в результаті тектонічних рухів, не підтверджуються високоточними повторними нівелюванням. Спроба пояснити зміни водного балансу Каспію збільшенням притоку води в нього і зменшенням випарювання не узгоджується з особливостями зональної циркуляції, підвищенням глобальної температури та відбиранням води на зрошування і господарські потреби.

Таким чином, масштаби техногенної дестабілізації надр Ара-ло-Каспійського перегину набули не локального, а регіонального характеру. Ця дестабілізація незворотна і поки що не піддається регулюванню.

У зв'язку з тим, що надра Землі стали не тільки джерелом добування корисних копалин, але й місцем захоронения шкідливих хімічних і радіоактивних відходів виробництва, сховищем видобутих нафти й газу, місцем проведення підземних ядерних випробувань, будівництва деяких підземних споруд, прокладання транспортних комунікацій і т.д., необхідною стає розробка принципів раціонального використання й охорони надр.

Раціональне використання та охорона надр передбачають такі заходи:

- створення нових високоекологічних технологій розробки родовищ корисних копалин;

- вилучення з добутої мінеральної сировини (у тому числі й бідних руд) усіх хімічних елементів або сполук, що містяться в них;

- утилізація відпрацьованої породи або надійне її захоронения;

- запобігання втратам мінеральної сировини в період експлуатації родовищ;

- вилучення з руд основних і супутніх компонентів;

- збереження чистоти водоносних горизонтів, очищення й утилізація стічних вод;

- забезпечення економії мінеральної сировини при транспортуванні й переробці;

- удосконалення методів захоронения радіоактивних відходів із метою запобігання радіоактивного забруднення навколишнього середовища;

- охорона родовищ корисних копалин від затоплення при створенні водосховищ, організації звалищ промислових і побутових відходів;

- охорона родовищ від пожеж;

- пошук природних і штучних замінників дефіцитних мінеральних сполук, більш повне використання вторинних ресурсів;

- використання альтернативних екологічно чистих джерел енергії.

3 Ґрунт як головний засіб сільськогосподарського виробництва та середовище життя

Ґрунт - верхній тонкий шар континентальної земної кори, утворений під впливом рослин, тварин, мікроорганізмів та клімату з материнських гірських порід, на яких він знаходиться. Це важливий і складний компонент біосфери, тісно пов'язаний з іншими її частинами.

У ґрунті складним чином взаємодіють основні компоненти:

- мінеральні частини (пісок, глина), вода, повітря;

- детрит - відмерла органічна речовина, залишки життєдіяльності рослин і тварин;

- велика кількість живих організмів - від детритофагів до редуцентів, які розкладають детрит до гумусу.

Таким чином, ґрунт - біокосна система, заснована на динамічній взаємодії між мінеральними компонентами, детритом, детритофагами і ґрунтовими організмами.

У своєму розвитку і формуванні ґрунт проходить кілька етапів. Молоді ґрунти часто є результатом вивітрювання материнських гірських порід, або перенесення і відкладання осадів (наприклад, алювію.) На цих субстратах оселяються мікроорганізми, піонерні рослини - лишайники, мохи, трави - та дрібні тварини. Поступово з'являються інші види рослин та тварин, склад біоценозу ускладнюється, між мінеральним субстратом та живими організмами виникає ціла серія взаємозв'язків. У результаті формується зрілий ґрунт, якість якого залежить від початкової материнської породи і клімату. Процес розвитку ґрунту закінчується, коли досягається рівновага ґрунту з рослинним покривом та кліматом, тобто виникає стан клімаксу. Таким чином, зміни ґрунту, що виникають у процесі його формування, нагадують сукцесійні зміни екосистем.

Кожному типу ґрунтів відповідають певні типи рослинних груп. Так, соснові бори, як правило, ростуть на легких піщаних ґрунтах, а ялинові ліси - переважно на більш важких і багатих поживними речовинами суглинистих ґрунтах.

Ґрунти є складною системою, усередині якої відбуваються різноманітні складні процеси. Для того, щоб підтримувати ґрунт у доброму стані, необхідно знати природу обмінних процесів усіх його складових.

Поверхневі шари ґрунту складаються з багатьох залишків рослинних та тваринних організмів, розклад яких призводить до утворення гумусу. Кількість гумусу визначає родючість ґрунту.

У ґрунті існує велика кількість різних живих організмів - педобіонтів, які формують складну харчову детритну сітку: гриби, бактерії, водорості, найпростіші, молюски, членистоногі та їхні личинки, дощові черви та багато інших. Усі ці організми відіграють велику роль у формуванні ґрунту та зміні його фізико-хімічних характеристик.

Рослини вбирають із ґрунту необхідні мінеральні речовини, але після відмирання рослинних організмів спожиті елементи повертаються у ґрунт. Ґрунтові організми поступово переробляють усі органічні рештки. Таким чином, у природних умовах відбувається постійний кругообіг речовин у ґрунті.

У штучно створених агроценозах такий кругообіг порушений, бо людина забирає значну частину сільськогосподарської продукції, використовуючи її для власних потреб. Через те, що ця продукція не бере участі в кругообігу, ґрунт стає неродючим. Щоб уникнути цього і підвищити його родючість у штучних агроценозах, людина вносить органічні та мінеральні добрива.

Загальний земельний фонд України становить 60,36 млн. га. Територія України розташована в трьох ґрунтово-кліматичних зонах (степова, лісова і полісся) з різними типами ґрунтів (чорноземи, сірі лісові ґрунти, дернисті та торф'яники відповідно).

Найбільше природне багатство України - чорноземи. Вони складають майже 50% світового банку чорноземів. Розорані землі в Україні становлять близько 85% від площі степів і лісостепів. Посівні площі займають 33,5 млн. га.