Грунтоведение

Охрана грунтов

Как-то один остроумный человек грустно пошутил: «Разве мы можем ждать милостей от природы, если мы превратили ее в окружающую среду?» Человечество очень долго жило, занимая у природы ее блага, а ведь долги всегда приходится когда-то отдавать.

Один из ученых, занимающихся отдаленными прогнозами, высказал предположение, что к 3000 г. большинство людей будет жить в космосе. Основанием для такого мрачного предсказания послужило истощение минеральных ресурсов и загрязнение природной среды.

В свое время греческий философ Гераклит говорил, что в природе существует всеобщая связь, она вечно движется и изменяется. Современная экология — наука о взаимоотношении организмов с окружающей средой — детально изучает экосистемы. Это понятие в тридцатых годах нашего века ввел Д. Тенсли. Он понимал под экосферой «понятие..., включающее не только комплекс организмов, но и комплекс физических факторов, образующий то, что мы называем средой».

Р. Смит, говоря о физической среде, считает, что «для пруда — это вода, донный ил и система стока, для леса — атмосфера и климат, почва и факторы водного режима».

В большинстве работ ученых-экологов мало учитывается влияние грунтов на жизнь организмов (среди них и человека). Обратимся к этому вопросу.

Трудно переоценить роль почв в экологической системе. Именно в почвах развивается жизнедеятельность азотфиксирующих бактерий и значительной части синезеленых водорослей. Именно они — и только они усваивают из атмосферы азот и делают его доступным для растений. Не меньшее значение имеют грунты при «кальциевом» обмене. Вода растворяет минералы, а растения оттуда усваивают необходимые им вещества.

Таким образом, почва — важнейшая часть природной среды. На грунтах в зависимости от состава и строения со временем формируются определенные типы почв (почвообразовательный цикл требуем от 800 до 1000 лет). Между почвой и грунтовой средой существует постоянный обмен веществами и растворами.

Пока человек не распахивал почву, на ней существовал плотный травянистый покров. Почва была сверху достаточно прочной и стойкой от размыва. Степные пространства нашей страны в древности были покрыты буйной степной растительностью, способной скрыть всадника с конем.

Когда появилась пашня, почва стала легкой добычей для эрозии. Дробя каждый год верхний почвенный горизонт, мы создаем благоприятные условия для его смыва дождевыми и снеговыми водами. Если почву подстилают рыхлые грунты, например лёссовые породы, то поверхностная эрозия может переходить в линейную. Тогда начинают быстро развиваться овраги, разрушающие не только почвы и грунты, но и сложившуюся природную среду. Исчезают пахотные земли, растительное сообщество нарушается, падают уровни грунтовых вод и т. д.

В тех случаях, когда почва размещается на крутых склонах предгорий, процесс уничтожения почв н грунтов становится особенно интенсивным. В начале века по всему миру славился синопский табак. Его высаживали в районе г. Сухуми. Особенность выращивания этой культуры заключается в устройстве борозд сверху вниз по склону и- в необходимости в течение вегетационного периода неоднократно пропахивать междурядья. Это привело к крайне быстрому смыву и почв, и грунтов, на которых они формировались. Там, где на склонах в течение 30—40 лет высаживали табак, в конечном счете был снесен весь рыхлый покров. Сейчас бывшие плантации табака в районе г. Сухуми в значительной части исчезли вместе с почвами и грунтами. На этих местах остались лишь голые скалы. Такая же судьба ждет и многие другие табачные поля на склонах.

Другой фактор — внесение удобрений. Оно дает хороший эффект для повышения урожайности культур, вводя в почвы необходимые растениям минеральные добавки. Однако с течением времени там, где нарушаются агрохимические правила и в почву поступают излишние количества минеральных удобрений, начинается накопление ряда веществ, отравляющих и почвы, и грунты. В итоге такое ведение хозяйства может привести к обратному явлению — уменьшению урожайности. Но не только это волнует геологов. Ведь химические соединения поступают в подземные воды и в конечном счете делают их непригодными для водоснабжения. Процесс этот усиливается распашкой полей, которая повышает водопроницаемость почв.

Третий фактор — орошение и осушение. Эти мероприятия крайне важны для повышения интенсивности сельского хозяйства. Но они ведут к серьезным сдвигам в экосистемах — меняют растительные сообщества, бактериологическую флору, часто порождают засоление, иссушение (при осушении) или заболачивание (при орошении). Под их влиянием изменяются подземные воды как в количественном, так и качественном отношении. При этом серьезные изменения могут возникать в значительной по мощности толще грунтов.

Для борьбы с отрицательными воздействиями осушения или орошения на природную среду необходимо в первую очередь строгое выполнение норм и правил их проведения.

Перемены, возникающие в результате сельскохозяйственной- дея« теяьности людей, ведут к изменению состава, структуры и свойств грунтов, что отражается на почвообразовательных процессах, химическом составе почв, существующем обмене веществ почвогрунтов, водном режиме покровных отложений, а также на подземных водах. Все это, в свою очередь, может привести (и приводит) к далеко идущим изменениям экологической среды.

Гидротехническое строительство также оказывает серьезное влияние на грунтовую среду. Перемены в целом носят положительный характер, но нередко возникают и отрицательные явления. Например, создается водохранилище. Какие метаморфозы происходят в грунтовой толще? Прежде всего появляются новые водоносные горизонты, меняется положение существующих уровней подземных вод, нарушается температурный режим, некоторые части массивов могут заболачиваться и затопляться. Волны водохранилища интенсивно размывают береговые толщи грунтов. Часть массивов приходит в движение, возникают оползни и обвалы. Наконец, формируются новые грунты в самом водохранилище. Почвы начинают менять свой тип. Часто возникает процесс «олуговения» (увеличение содержаний гумуса, соединений железа и влажности). Это в значительной степени изменяет экологические особенности территории. Появляются новые группы организмов и растений, связанных с водной средой, исчезают представители более сухолюбивых растений и животных (например, землероев). Значительно снижается количество насекомых. В результате повышения влажности из грунтовой толщи начинается миграция землероек, полевок и других грызунов. Берега заселяют водяные крысы. Возникает новая экологическая система, приспособленная к изменившемуся влажностному режиму грунтовых массивов.

 Все большую территорию Земли занимают города и промышленные комплексы. В результате обширные площади покрываются асфальтобетоном, застраиваются зданиями. В грунтовой толще возводятся подземные газо-, нефте- и водохранилища, прокладываются метрополитены и укладываются многочисленные водопроводные, электрические, канализационные сети.

Особое значение имеют создание дренажных устройств, появление участков измененных грунтов, усиленный водозабор для целей водоснабжения.

- В результате такого активного вмешательства человека в грунтовую среду изменяются ее водный и температурный режимы, состав и строение. Резко меняется характер водо- и газообмена грунтов о атмосферой. Все это ведет к серьезным изменениям грунтовой среды, которые отражаются на экосистемах. Как будто каких-либо катастрофических последствий этих преобразований не видно, но опасность подкрадывается постепенно. Идет медленное накопление от» рицательных факторов, которые в конечном счете могут серьезно воздействовать на жизнедеятельность человека и его экологические связи с природной средой.

Немалое значение в изменениях грунтовой среды имеет горнодобывающая промышленность. Создание шахт, глубоких карьеров, откачка нефти, воды, извлечение газа оказывают серьезное воздействие на напряженное состояние толщ, а значит, и на пористость и плотность грунтов. В большой степени изменяется водный режим поверхностной части земной коры. Опускание грунтовых толщ при добыче воды, газа и нефти ведет к появлению депрессий и новых условий водообмена, а следовательно, к изменению экосистем. При вскрытии карьеров каждый год извлекаются и существенно трансформируются колоссальные массы грунтов. Сейчас предъявляется требование к рекультивации почв. Она заключается в том, что при разработке карьера почва складывается отдельно. После окончания горных работ и ликвидации карьера он должен быть засыпан грунтом, а сверху уложен слой почвы. Это очень хороший метод, но он не всегда приводит к восстановлению плодородия, потому что структура почвы, влагообмен и обмен веществами с подстилающими грунтами восстанавливаются очень медленно.

Подведем итоги нашим рассуждениям. Итак, охрана грунтовой среды необходима прежде всего как среды, вмещающей подземные воды — важный источник пресной питьевой воды. Кроме того, формирование подземных вод происходит в грунтовых толщах. Любое загрязнение грунтов неминуемо отражается на количестве и качестве извлекаемой из недр воды.

Всякое изменение водного режима и качественного состава грунтовой среды неминуемо отражается на микрофлоре и растительности, а значит, и на плодородии почв.

Размыв и разрушение грунтовой толщи водными потоками чреваты серьезными последствиями для среды обитания людей.

Можно и дальше продолжить этот перечень, но мы на этом остановимся. Несомненно, что охрана грунтов — очень важная задача, стоящая перед современными наукой и производством.