Возобновляемые ресурсы и окружающая среда

    Объем опресненной воды в мире постоянно  растет. За последние 20 лет он увеличился в 8 раз и в настоящее время достиг 16 кубокилометров в год. Однако, опреснение воды, как солоноватой так и морской,  требует значительных расходов энергии, что естественно приводит к загрязнению атмосферы парниковыми газами и другими отходами энергетических установок, а также к проблеме утилизации солевых концентратов, простое поступление которых в окружающую среду приводит к ухудшению экологической ситуации. В лучших современных установках на получение 80-100 кубометров пресной воды из морской уходит не менее 1 т условного топлива. Поэтому по самым скромным подсчетам, чтобы увеличить годовое потребление воды на 1000 кубокилометров в год за счет опреснения потребуется использовать по крайней мере 10 млрд тонн условного топлива, то есть удвоить современное потребление энергии, что недопустимо с точки зрения воздействия на климат.

    Отметим, что вода для собственно питьевого  потребления занимает в перечисленном  выше списке очень незначительную долю, составляющую примерно 0,001%. К ней  предъявляются значительно более высокие требования и соответственно она должна рассматриваться отдельно.

    Питьева́я вода́ — это вода, которая предназначена  для потребления людьми.

    Хотя  многие источники пресной воды пригодны для питья людьми, они могут  служить распространению болезней или вызывать долгосрочные проблемы со здоровьем, если они не отвечают определённым стандартам качества воды. Вода, которая не вредна для человека, называется безопасной водой или незагрязнённой водой.

    Существуют  основные показатели качества питьевой воды. Их условно можно разделить на группы:

    1) Органолептические показатели (запах,  привкус, цветность, мутность)

    2) Токсикологические показатели (алюминий, свинец, мышьяк, фенолы, пестициды) 

    3) Показатели, влияющие на органолептические  свойства воды (рН, жесткость общая, нефтепродукты, железо, марганец, нитраты, кальций, магний, окисляемость перманганатная, сульфиды)

    4) Химические вещества, образующиеся  при обработке воды (хлор остаточный  свободный, хлороформ, серебро) 

    5) Микробиологические показатели (термотолерантные колиформы или Е.соli, ОМЧ).

    Пресная вода на Земле ежегодно возобновляется в виде атмосферных осадков, объём которых равен 520 тыс. км3. Однако практически  при водохозяйственных расчётах и прогнозах следует исходить лишь из той части осадков, которая стекает по земной поверхности, образуя водотоки. Это составит 37 – 38 тыс. км3. В настоящее время на хозяйственно – бытовые нужды отвлекается в мире 3,6  тыс. км3 стока, но фактически используется больше, так как сюда надо добавить  ещё ту  часть  стока, которая расходуется  на  разбавление  загрязнённых  вод; в сумме это составит 8,2 тыс. км3, то есть более 1/5 мирового речного стока. 

Ресурсы почв. 

    Под земельными ресурсами понимают земли, систематически используемые или пригодные  к использованию для конкретных хозяйственных целей. Особую важность для человека представляет земная поверхность литосферы.

    Литосфера — это твердая оболочка Земли (глубиной около 200 км), под которой  находятся мантия и ядро.

    Возраст Земли — около 4,5 млрд. лет. Общая  площадь суши — около 148 млн. км², примерно 15 млн. км² приходится на ледники, остальная часть — пространство обитания, из нее примерно одна треть — леса, еще столько же приходится на сельскохозяйственные угодья. Причем условия сельскохозяйственного производства в районах Российской Федерации хуже, чем в основных развитых странах, и почвы менее плодородные.

Почва (педосфера) — верхний слой земной коры —  образована из материнской горной породы, живых организмов (и в первую очередь  из растений) под влиянием климата, бактерий, рельефа и возраста страны.

В почвах особое значение имеет верхний гумунизированный (или гумусированный) слой, здесь  содержание гумуса более 1% за счет разложения остатков живых организмов. Под ним — средний слой (минерализованный), наконец, нижний — из слабо измененных продуктов разрушения материнской породы. Использование суши в разных частях земли характер наиболее высокий процент использования суши для сельского хозяйства — в Европе, в бывшем СССР и России — самый низкий, хотя площадь очень велика.

Почти четверть земли России занята болотами, оврагами, песками, ледниками и покрыта  водой, что создает известные трудности (особенно с учетом того, что около 20% земель — тундра). Вместе с тем ни одна страна не имеет таких лесных богатств.

В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:

— минеральные  частицы (песок, глина), вода, воздух;

— детрит — отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;

— множество живых организмов от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.

Таким образом, почва — биокосная система, основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными организмами.

В своем развитии и формировании почвы проходят несколько этапов. Молодые почвы являются обычно результатом выветривания материнских горных пород или переноса отложения осадков (например, аллювия). На этих субстратах поселяются микроорганизмы, лишайники, мхи, травы, мелкие животные. Постепенно внедряются другие виды растений и животных, состав биоценоза усложняется, между минеральным субстратом и живыми организмами возникает целая серия взаимосвязей. В результате формируется зрелая почва, свойства которой зависят от исходной материнской породы и климата. Процесс развития почвы заканчивается, когда достигается равновесие, соответствие почвы с растительным покровом и климатом, то есть возникает состояние стабильности.

Таким образом, изменения почвы, происходящие в процессе ее формирования, напоминают сукцессионные изменения экосистем.

    В. Вернадский называл этот слой Земли  корой выветривания. Типы почв очень  разнообразны. Различают тундровые и подзолистые почвы хвойных лесов, бурые и серые — лиственных, черноземы и каштановые — степей, бурые и серо-бурые — пустынь. Одно из важнейших свойств любой почвы — ее структурность, т. е. степень образования комочков в почве, их размер и количество. Оструктуренные почвы, содержащие большое количество склеенных в комочки частиц с участием минеральных и органических коллоидов, благодаря рыхлому строению хорошо питают корни растений всем необходимым.

    Толщина (мощность) почвы наиболее велика у  черноземов — несколько метров.

    Каждому типу почв соответствуют определенные типы растительных сообществ. Так, сосновые боры, как правило, растут на легких песчаных почвах, а еловые леса предпочитают более тяжелые и богатые питательными веществами суглинистые почвы.

    Почва является как бы живым организмом, внутри которого протекают различные  сложные процессы. Для того чтобы  поддерживать почву в хорошем состоянии, необходимо знать природу обменных процессов всех ее составляющих.

    Поверхностные слои почвы обычно содержат много  остатков растительных и животных организмов, разложение которых приводит к образованию  гумуса. Количество гумуса определяет плодородие почвы.

В почве обитает  великое множество различных  живых организмов, формирующих сложную  пищевую детритную сеть: бактерии, микрогрибы, водоросли, простейшие, моллюски, членистоногие и их личинки, дождевые черви и многие другие. Среди почвенных есть болезнетворные организмы, вызывающие, заболевания сельскохозяйственных животных и человека. Многие из них связаны с определенными типами почв. Так, гистоплазмоз вызывается паразитическим грибком, поражающим соединительные ткани и эндотелий человека и некоторых млекопитающих. При этом заболевании увеличиваются печень, селезенка, лимфатические узлы, происходят кожные кровоизлияния, при легочном гистоплазмозе — кровохарканье. Распространение гистоплазмоза связано с красно-желтыми оподзоленными почвами субтропиков и тропиков. На других почвах эта болезнь практически отсутствует. В почве могут находиться возбудители брюшного тифа, дизентерии, бруцеллеза, многих глистных заболеваний и т.д. Наибольшая смертность от холеры связана с заболоченными почвами пойм рек Западной Индии.

Химический состав почвы оказывает влияние на состояние  здоровья человека через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь велик, что приводит к нарушению обмена веществ, вызывает или способствует развитию серьезных заболеваний. Так, широко распространенное заболевание эндемический (местный) зоб связано с недостатком йода в почве. Малое количество кальция при избытке стронция служит причиной уровской болезни. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. При высоком содержании фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают заболевания костной системы (флюароз).

Почва представляет собой сложную природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения эти соединения переходят в формы, доступные для усвоения растениями. Они частично входят в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерный круговорот химических элементов в системе «почва — растения — (животные — микроорганизмы) — почва». Этот круговорот В. Р. Вильяме назвал малым, или биологическим. Благодаря малому круговороту веществ в почве постоянно поддерживается плодородие.

В искусственных агроценозах такой круговорот нарушен, так как человек изымает значительную часть сельскохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из-за неучастия этой части продукции в круговороте почва становится малоплодородной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобрения.

Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека.

Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит к повышению их плодородия, в других — к ухудшению, деградации и гибели. К особо опасным последствиям влияния человека на почвы следует отнести ускоренную эрозию, загрязнение чужеродными химическими веществами, засоление, заболачивание, изъятие почв под различные сооружения (транспортные магистрали, водохранилища и др.). Ущерб, наносимый почвам в результате нерационального использования земель, принял угрожающий характер. Уменьшение площадей плодородных почв происходит во много раз быстрее, чем из образование. Особенно опасна для них ускореная эрозия.

Под эрозией почвы понимают многообразные процессы разрушения и выноса почвенного покрова потоками воды и ветра.

Эрозия — естественный процесс, существующий в природе, который протекает очень медленно, а поэтому разрушение и потери почвы от выдувания и смыва уравновешиваются процессами почвообразования. Эта естественная, или геологическая, эрозия является частью эволюции Земли. Наряду с этим нормальным геологическим процессом существует ускоренная, или разрушительна эрозия, возникающая под влиянием деятельности людей. При этом процессы разрушения и сноса почвы происходят во много раз быстрее, чем при естественной эрозии. Потери почвы не компенсируются естественными почвообразовательными процессами, и почва частично или даже полностью теряет плодородие.

Образование плодородного гумусового горизонта мощностью 20 — 25 см происходит в течении 2 — 7 тысячелетий. При ускоренной эрозии разрушение этого слоя может произойти за 10—30 лет. При катастрофических ураганах, ливнях нарушенные хозяйственной деятельностью почвы могут быть уничтожены в течение нескольких дней или даже часов.

Различают несколько  видов эрозии почв. Ветровая эрозия распространена, как правило, в засушливых зонах, на почвах, содержащих много мелких пылевидных частиц и лишенных растительности. Различают повседневную ветровую эрозию (поземку) и пыльные или черные бури. Последние возникают при сильных ветрах и могут практически уничтожить плодородный слой почвы.

Водная  эрозия может быть плоскостной, струйчатой, овражной, а также в виде селевых потоков и оползней.

При плоскостной эрозии происходит смыв поверхностного слоя почвы талыми водами и дождями в более низкие места.

Струйчатая (или бороздчатая) эрозия развивается при дружном таянии снега весной и в результате сильных ливней на склонах, лишенных растительности. Овражная эрозия развивается на склонах, лишенных древесной растительности, со слабо развитой растительностью.

Селевые потоки и оползни — наиболее опасные формы водной эрозии в горах. Сели (от арабск. поток) — это мощные грязекаменные потоки, возникающие на горных склонах после сильных дождей.

Урожай зерновых на эродированных почвах в 3—4 раза ниже по сравнению с таковыми на сохранившихся почвах, смытые участки часто заболачиваются. Если в результате эрозии с гектара площади смывается или сдувается 8 т пахотного слоя чернозема или соответственно 14 т серой лесной, 20 т дерново-подзолистой почвы, то вместе с пахотным слоем уносится азота и фосфора столько, сколько их необходимо для получения среднего урожая при интенсивном севообороте.