Zanieczyszczenie litosfery

1. Co to jest litosfera?

Litosfera - najbardziej zewnętrzna powłoka kuli ziemskiej obejmująca skorupę ziemską oraz warstwę perydotytową. Grubość litosfery waha się od 60 km na obszarach zajętych przez oceany (litosfera oceaniczna) do 100-120 km na obszarach zajętych przez bloki kontynentalne (litosfera kontynentalna). Jej cienką powierzchniową warstwą jest gleba. Zbudowana jest z różnorodnych skał występujących w stałym stanie skupienia, z wyjątkiem lokalnych ognisk magmowych i utworów wulkanicznych, co powoduje, że litosfera jest strukturą sztywną, o dużej wytrzymałości, pękającą pod wpływem nacisku (nie ulega odkształceniom plastycznym).



2. Czynniki zanieczyszczenia i zagrożenia

Czynniki zagrażające litosferze można podzielić na:
a) naturalne – z którymi człowiek nie ma nic do czynienia:
- erozja, pożary, susza, trzęsienia ziemi,
b) antropogeniczne – spowodowane przez człowieka:
- zatrucie metalami ciężkimi i substancjami toksycznymi obecnymi w nawozach,
- zatrucie chemią roślinną,
- eksploatacja kopalń,
- zabudowa miejska,
- składowanie odpadów.


W przeciwieństwie do zanieczyszczeń powietrza i wody, zanieczyszczenia gleby zalegają w niej bardzo długo - setki lat. Jest to tym bardziej groźne, że gleba przyjmuje zanieczyszczenia powietrza opadające na nią wraz z deszczem, oraz zanieczyszczenia spływające do niej z wód.
Dużym zagrożeniem dla gleby mogą być sztuczne nawozy, których celem jest wzbogacanie gleby w pierwiastki niezbędne do życia roślin: azot (N), fosfor (P), potas (K). Nawozy te stają się jednak szkodliwe, jeśli stosowane są w nadmiernych ilościach. Równie groźne jest nadmierne stosowanie środków ochrony roślin lub innych toksycznych substancji. Oddzielne zagrożenie stanowi zakwaszanie gleb, które zależy od ilości kwaśnych opadów oraz stopnia zakwaszenia wód. Zakwaszenie gleby prowadzi do przedostawania się do niej trujących metali oraz wymywania składników niezbędnych do życia roślin: źródłem kwaśnych deszczów, zagrażających zarówno lasom jak i zabytkom, jest zanieczyszczenie atmosfery.



Do najważniejszych zagrożeń gleby należą:
- Monokultury, które prowadzą do zaburzenia gleby,
- Wycinanie lasów o pożary roślinności wzmagające erozję gleby, co prowadzi do pustynnienia obszaru,
- Osuszanie podmokłych terenów i regulacja rzek obniżająca poziom rzek gruntowych,
- Zbyt intensywne nawożenie,
- Ścieki i różnego rodzaju opady niewłaściwie składowane,
- Intensywny wypas bydła prowadzący do erozji,
- Stosowanie chemicznych środków owadobójczych, chwastobójczych i grzybobójczych,
- Zajmowanie obszarów rolniczych pod budownictwo przemysłowe i mieszkalne.




Do najbardziej znanych objawów degradacji gleb zaliczamy:
intensywne zakwaszanie
niedobór składników pokarmowych dla roślin i naruszenie miedzy nimi równowagi jonowej
nadmierne stężenie soli w roztworach
akumulacja substancji fitotoksycznych
okresowy lub trwały niedobór tlenu i wody
pogarszanie się struktury i porowatości wody
nadmienia mineralizacja substancji fitotoksycznych
niszczenie poziomu próchniczego przez erozję wodną i wietrzną
spełzywanie mas ziemnych
obrywy i osuwiska
zamulanie i zasypywanie gleby
geotechniczne niszczenie gleb
osiadanie gruntów w rejonach rolniczych
podtapianie i zatapianie gruntów




Do gleby dostają się także zanieczyszczenia z powietrza i wód śródlądowych. Część z nich opada na glebę jako kwaśne deszcze, inne w postaci suchego opadu. W efekcie następuje duże nasilenie procesu zakwaszania gleb. Prowadzi to do zwiększonego wymywania z gleby składników pokarmowych, takich jak wapń, magnez czy potas. Zwiększa się także w roztworze glebowym ilość trujących metali, w tym głównie aluminium. W konsekwencji degradacja gleb powoduje zmniejszenie ich urodzajności i skażenie żywności, zwłaszcza metalami ciężkimi. Właśnie na glebach kwaśnych metale ciężkie są łatwiej dostępne dla roślin i kumulują się w ich komórkach. Spożywanie takich roślin jest szkodliwe dla zwierząt, w tym też i dla człowieka. U wielu gatunków zwierząt, np. łosi, saren, zajęcy obserwuje się zwiększoną zawartość kadmu w wątrobie i nerkach. W wypadku człowieka spożywanie roślin z zawartością metali ciężkich jest również szkodliwe dla zdrowia, a nawet dla życia. Dlatego należy zrezygnować z uprawy roślin przeznaczonych do spożycia w pobliżu dróg o dużym natężeniu ruchu, składowisk odpadów oraz sąsiedztwie zakładów przemysłowych, szczególnie hut miedzi, cynku i ołowiu.

Innym źródłem zanieczyszczenia gleb jest nieodpowiednie nawożenie mineralne. Nadmiar nawozów działa szkodliwie na glebę i organizmy w niej żyjące. Narusza równowagę między naturalnymi składnikami gleby. Może prowadzić do zasolenia, zakwaszenia, nadmiernego wzrostu zawartości związków azotu i fosforu. Przy intensywnej uprawie roślin może dochodzić do tzw. Zmęczenia gleby, które objawia się dużym spadkiem plonów i pogorszeniem ich jakości. Następuje ograniczenie pobierania przez rośliny substancji pokarmowych gleby oraz zmniejszenie ich odporności na choroby.

Do podstawowych form degradacji gleby zalicza się również erozję. Upraszczając, można powiedzieć, że jest to proces niszczenia powierzchni skorupy ziemskiej wywołany przez wiatr, wodę i lodowce. Dwa główne jej typy to erozja wodna, spowodowana głównie przez opady atmosferyczne, i erozja wietrzna, wywołana przez wiatr. Erozja doprowadza do zmniejszenia w glebie zawartości materii organicznej i substancji pokarmowych, pokarmowych także do pogorszenia jej struktury. Dlatego wycinanie lasów, zwiększanie terenów pól uprawnych, przeznaczenie nieodpowiednich obszarów pod uprawę (stoków silnie nachylonych), niewłaściwa orka wzdłuż stoków, nadmierne wypasanie bydła i owiec to tylko niektóre przyczyny erozji.

Wymienione zagrożenia gleby mogą być przyczyną utraty środowiska życia dla wielu roślin i zwierząt, a w konsekwencji ich zagłady, powodują także zaburzenia w funkcjonowaniu ekosystemów, zakłócając równowagę biologiczną.

W ekosystemie leśnym sygnałem zmian w środowisku są uszkodzenia drzew. Lasy iglaste rosną zazwyczaj na glebie bardziej kwaśnej i są mniej odporne na kwaśne deszcze. Ściółka tych lasów rozkłada się bardzo wolno, a gleba jest uboga w substancje odżywcze i ma niewielkie możliwości zobojętniania kwaśnych opadów. Do zakwaszonej wody w glebie przenika wiele pierwiastków metali (np. glin, cynk, kadm, rtęć i ołów). Taki kwaśny roztwór zawierający trujące metale zabija wiele organizmów glebowych, m.in. grzyby żyjące w symbiozie korzeniami drzew.

Najwrażliwszym drzewem jest jodła. U świerka pierwszym objawem uszkodzeń jest zmiana koloru igieł na żółte i brązowe. Później obserwuje się wypełnianie pędów zastępczych. Dalsze zmiany są związane z obumieraniem korzeni i osłabieniem odporności pnia na złamanie. U sosny również występuje przebarwienie igieł i przerzedzenie korony. Buk jest drzewem, które także doznaje dużych uszkodzeń. Uszkodzone drzewa wcześniej tracą liście, na ich korze tworzą się pęknięcia i guzy, zmienia się też typ rozmieszczenia gałęzi. Wraz z wodą deszczową zanieczyszczenia przedostają się do gleby. Zbyt duża kwasowość gleby zakłóca pobieranie wody przez rośliny, ogranicza ich wzrost i powoduje obumieranie lub osłabianie drzew. Takie drzewa są atakowane przez szkodniki, charakteryzują się również większą wrażliwością na niekorzystne zmiany klimatu (silne mrozy, długotrwałe susze). Przykładem może być klęska ekologiczna lasów sudeckich, wywołana silnym zanieczyszczeniem powietrza, zakwaszeniem gleby, skażeniem wód podziemnych fluorem, siarkowodorem i związkami azotowymi. Na tak zmienionych glebach niemożliwe jest odnawianie się drzewostanów.



3. Zapobieganie


Glebę można chronić przez:
· Prawidłowe zabiegi rolnicze (uprawowe),
· Stosowanie odpowiednich płodozmianów,
· Właściwe rozmieszczenie użytków rolnych i leśnych,
· Wapnowanie gleb zakwaszonych,
· Przeciwdziałanie erozji,
· Rekultywację (odnowę) terenów zdewastowanych,
· Wykorzystanie mineralnych surowców odpadowych pojawiających się przy wydobyciu węgla, żelaza, miedzi, cynku i ołowiu,
· Zagospodarowanie odpadów komunalnych przez ich utylizację i kompostowanie oraz oczyszczanie ścieków,
· Racjonalne użytkowanie gleb i ich ochronę przed zanieczyszczeniami.



SKUTKI ZANIECZYSZCZANIA GLEB

ZAKWASZENIE

Prowadzi ono do zmian właściwości fizykochemicznych gleb oraz do naruszania funkcjonalnych i strukturalnych właściwości życia biologicznego. Zakwaszenie gleby sprzyja też uruchamianiu lub powstawaniu składników fitotoksycznych (np. wodorotlenek glinu w kwaśnym środowisku ulega rozkładowi z wydzieleniem wolnych jonów, które są łatwo przyswajalne przez rośliny). Zatrucie glinem pojawia się, w formie uszkodzenia systemu korzeniowego i zahamowaniu wzrostu. Mogą też występować zatrucia roślin jonami Fe i Mn. Obniżenie zasadowości gleb następuje też w skutek strat wapnia i magnezu. Niedobory magnezu powodują zmniejszenie ilości chlorofilu w roślinach co objawia się żółknięciem liści, a nawet pędów i usychaniem roślin. Drzewa leśne na skutek braku Mg łatwiej ulegają działaniu szkodników i pasożytów leśnych.


PESTYCYDY

Wpływają one głównie negatywnie na procesy biochemiczne mikroorganizmów glebowych (głównie na nitryfikację i wiązanie azotu atmosferycznego) oraz powodują zmęczenie gleb, polegające na gwałtownym obniżeniu płodów na skutek okresowego załamania równowagi biologicznej. Szacuje się, że obecnie w warunkach polskich pestycydy są stosowane na obszarze 8 mln. ha gruntów rolnych.



METALE CIĘŻKIE

Objawy chorobowe u roślin wywołane metalami ciężkimi są w warunkach naturalnych rzadkie, ale nie można ich zupełnie wykluczyć. Oddziaływanie szkodliwe może być rożne . Mogą one blokować układy enzymatyczne, wywołując zmiany fizjologiczne. W wyniku blokowania reduktazy azotanowej może dochodzić do gromadzenia się azotanów w roślinach, co jest niekorzystne dla zdrowia zwierząt i ludzi. Objawy toksycznego oddziaływania metali ciężkich na rośliny ujawniają się przede wszystkim uszkodzeniem ich systemu korzeniowego. Toksyczne działanie metali ciężkich na zwierzęta jest szczególnego rodzaju; najbardziej narażony na nie jest człowiek, gdyż. najwięcej metali ciężkich dostaje się do jego organizmu wraz z pokarmem. Do metali jednoznacznie szkodliwych należą Mg i Pb, a szczególnie Cd, które kumulują się w nerkach i wątrobie. Metale ciężkie oprócz przewodu pokarmowego są wchłaniane także przez układ oddechowy.