Inquinamento e forme fisiche: Erosione, Sedimentazione e Contaminazione

Inquinamento e forme fisiche: Erosione, Sedimentazione e Contaminazione

Tuttavia, l'attività umana ha introdotto una nuova potente variabile: l'inquinamento. I inquinanti provenienti da operazioni industriali, agricoltura e centri urbani ora interagiscono con processi geologici in modi che possono accelerare il cambiamento del paesaggio, degradare il suolo e la qualità dell'acqua, e creare rischi ambientali a lungo termine. Capire come l'inquinamento altera le riserve fisiche delle forme di terra è essenziale per la gestione del terreno, la pianificazione non sostenibile.

Quando gli inquinanti entrano in un ambiente, raramente rimangono contenuti. Si muovono attraverso aria, acqua e suolo, interrompendo i cicli naturali che modellano montagne, valli fluviali, delta, coste e pianure. Gli effetti possono essere drammatici, come la rapida erosione di una collina dispersa, o graduale, come l'accumulo lento di metalli pesanti in una pianura di alluvione.

Erosione e inquinamento

L'erosione è il processo naturale attraverso il quale il suolo, la roccia e i sedimenti vengono consumati e trasportati da vento, acqua o ghiaccio. Mentre l'erosione è una parte normale dell'evoluzione del paesaggio, l'inquinamento può accelerarlo drasticamente. Il meccanismo primario è la rimozione o il degrado della copertura della vegetazione, che normalmente ancora il terreno in posizione e riduce l'impatto delle gocce di pioggia e del vento.

Come l'inquinamento accelera l'erosione

Le emissioni industriali, come l'anidride solforosa e gli ossidi di azoto, possono cadere come pioggia acida. I nutrienti essenziali delle piogge acide del suolo e danneggiano il fogliame vegetale, riducendo la densità e la salute della vegetazione. I sistemi di radice umida forniscono un supporto meno strutturale per il terreno, rendendo più facile per l'acqua e il vento di portare via il topsoil.

L'inquinamento chimico dall'agricoltura, compreso l'azoto ad alta concentrazione e il deflusso di fosforo, può anche promuovere indirettamente l'erosione. I nutrienti eccessivi causano fioriture alghe in corpi idrici, ma su terreni possono alterare la chimica del suolo, uccidendo microrganismi benefici e riducendo la struttura del suolo.

Studi di casi di inquinazione-indotto Erosione

Un esempio ben documentato è l'erosione delle colline che circondano le operazioni di estrazione a cielo aperto. L'estrazione mineraria rilascia metalli pesanti e drenaggio acido che contaminano il suolo e uccidono la vegetazione. Nella regione degli Stati Uniti, l'estrazione di montagna ha spogliato le foreste e ha lasciato vaste aree di roccia nuda e di rovina.

L'urbanizzazione spinge anche l'erosione attraverso l'inquinamento di un altro tipo. Superfici resistenti, come strade e parcheggi, accumulano inquinanti come petrolio, metalli pesanti e sale stradale. Quando cade la pioggia, questi inquinanti vengono rapidamente lavati in scorie di tempesta e corsi d'acqua naturali. L'aumento del volume e della velocità di deflusso delle acque di tempesta fa scorrere banche e letti fluviali, causando l'erosione bancaria che può ampliare i canali e alterare le dinamiche di alluvionali.

L'erosione costiera è anche peggiorata dall'inquinamento. L'olio si riversa sulle coste e uccide le erbe salmastre che intrappolano le onde sedimentarie e tampone. Dopo la caduta dell'olio Deepwater Horizon nel Golfo del Messico, i ricercatori documentano l'erosione accelerata dei bordi delle paludi nelle aree petrolifere rispetto ai siti accessibili, perché l'olio ha ucciso i sistemi di radice che hanno tenuto insieme il terreno.

Sedimentazione e la sua disgregazione

La sedimentazione è il processo attraverso il quale i materiali erosi si stabiliscono da un mezzo di trasporto, come l'acqua o il vento, e si accumulano per formare nuove forme di terra. I delitti, i ventilatori alluvionali, le pianure e le pianure costiere sono tutti costruiti dalla sedimentazione sul tempo geologico. L'inquinamento interrompe questo processo in due modi principali: introducendo sedimenti in eccesso e contaminando il sedimento stesso.

Carico di Runoff Urban e Sediment

Il deflusso urbano fa più che portare gli inquinanti; trasporta anche grandi volumi di sedimenti da siti di costruzione, le strade erose e il terreno esposto in parchi e cantieri. Questo eccesso di sedimenti, spesso chiamato "inquinamento da sedimenti", è il più comune inquinante da volume in molti corsi d'acqua. Una volta in fiumi e ruscelli, si stabilisce in zone a basso consumo di energia, come piscine, digaggio del fiume, e in di profondità di carico.

L'inquinamento da sedimenti danneggia anche la vita acquatica coprendo ghiaia, riducendo la penetrazione della luce e smothering organismi benthic. L'Agenzia Environmental Protection Agency (EPA)] identifica il sedimento come una causa principale di disagi nei fiumi e nei laghi di tutto gli Stati Uniti.

L'impatto sui Delta e i Diluviolenti

I delta sono particolarmente sensibili ai cambiamenti causati dall'inquinamento nella sedimentazione. I deli formano il luogo in cui i fiumi depositano sedimenti mentre entrano in un corpo stazionario d'acqua come un lago o un oceano. Questo sedimento è ricco di nutrienti che sostengono le zone umide e l'agricoltura. Tuttavia, quando l'inquinamento a monte introduce sedimenti fini contaminati da metalli pesanti o inquinanti organici persistenti, il delta diventa un lavandino per le tossine piuttosto che una fonte di fertilità.

Ad esempio, il Delta del fiume Mississippi riceve sedimenti da un vasto bacino di drenaggio che comprende zone industriali, regioni agricole e centri urbani. Il sedimento che raggiunge il delta porta spesso residui di pesticidi, fertilizzanti e sostanze chimiche industriali. Questi contaminanti si accumulano in terreni delta e nelle zone umide, che interessano la crescita delle piante e la riproduzione della fauna selvatica.

Durante le inondazioni, i fiumi traboccano e depositano sedimenti fini attraverso la lamina di alluvione. Questo processo naturale costruisce terreni agricoli fertili. Tuttavia, quando questo sedimento è contaminato, l'intero laminatore diventa un sito contaminato. Nei Paesi Bassi, per esempio, decenni di scarico industriale nel fiume Reno ha causato metalli pesanti da accumulare in terreni di alluvione.

Contaminazione delle forme di terra

La contaminazione avviene quando gli inquinanti vengono depositati su o in una forma di terra, alterando le sue proprietà fisiche e chimiche. I contaminanti possono provenire da fonti di punti, come un tubo di scarico di fabbrica, o fonti non di punti, come il discarico agricolo. Nel tempo, la contaminazione può cambiare la stabilità, la fertilità e la funzione ecologica di una forma di terra.

Metalli pesanti e degradazione del suolo

I metalli pesanti, tra cui piombo, cadmio, mercurio e arsenico, sono tra i più persistenti inquinanti nei terreni. Vengono da estrazione mineraria, fusione, rifiuti industriali, e uso storico della benzina e della vernice piombo. Una volta nel terreno, metalli pesanti si legano all'argilla e alla materia organica, ma non degradano. Possono rimanere nel terreno per decenni o secoli, interessando la crescita vegetale e entrando nella catena alimentare.

La contaminazione dei metalli pesanti cambia anche le proprietà fisiche del suolo. Le alte concentrazioni di metalli possono inibire l'attività dei batteri del suolo e dei funghi che decompongono la materia organica e formano aggregati del suolo. Senza questi microrganismi, la struttura del suolo si deteriora, riducendo la porosità, l'infiltrazione dell'acqua e la penetrazione delle radici. Il terreno diventa più compatto e meno fertile, e può diventare idrofobico, o idrorepellente, che aumenta il deflusso e l'erosione.

Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), l'esposizione a lungo termine al suolo e all'acqua contaminati da arsenico è un problema di salute pubblica importante che colpisce milioni di persone in tutto il mondo.

Rifiuti industriali e stabilità delle forme di terra

I rifiuti industriali possono alterare fisicamente le forme di terra cambiando la loro capacità di carico o creando forme di terra pericolose a destra. I tappi di operazioni minerarie, ad esempio, sono colline artificiali di roccia schiacciata mescolate con prodotti chimici di processo. Questi mucchi sono spesso instabili e inclini all'erosione, al fallimento delle pendici e al collasso catastrofico dei strati tossici.

Le discariche creano anche forme artificiali. Le discariche sanitarie moderne sono progettate per isolare i rifiuti, ma le discariche più vecchie sono spesso inlineate e hanno permesso di leachate per percolarsi nel terreno sottostante e nelle acque sotterranee. Il leachate è un liquido altamente inquinato che può contenere metalli pesanti, solventi, agenti patogeni e sottoprodotti di decomposizione.

Prodotti chimici agricoli ed effetti a lungo termine

L'agricoltura dipende dal suolo come risorsa vivente, ma l'uso intensivo di fertilizzanti sintetici, pesticidi e erbicidi può degradare quella risorsa nel tempo. L'eccesso di azoto da decomposizione del fertilizzante provoca l'acidificazione del suolo, che rilascia ioni di alluminio che sono tossici per le radici delle piante.

Pesticidi e diserbanti possono persistere nel suolo per anni, uccidendo insetti benefici, lombrichi e microbi. Questa contaminazione biologica riduce il tasso di decomposizione della materia organica, che è essenziale per mantenere la struttura del suolo e il ciclo nutriente.

I sali si accumulano nel terreno quando l'acqua di irrigazione evapora, lasciando i minerali disciolti. I livelli elevati di sale causano particelle di argilla per galleggiare, o clump insieme, in modo che distrugge la struttura del suolo. Il terreno diventa duro e impermeabile quando asciutto, e appiccicosa e non lavorabile quando bagnato.

Il Ciclo interconnesso di Inquinamento e Cambiamento di Terreno

L'erosione, la sedimentazione e la contaminazione non sono fenomeni separati; formano un loop di feedback. L'inquinamento indebolisce la vegetazione e la struttura del suolo, accelerando l'erosione. Il sedimento eroso trasporta contaminanti nei fiumi e nelle aree depositarie, dove accumula e contamina le lamine, i delta e gli estuari. Questi sedimenti contaminati degradano ulteriormente la vita vegetale e animale, riducendo la futura copertura vegetativa e rendendo il paesaggio ancora più vulnerabile all'erosione.

Come l'erosione rimuove il terreno, il carbonio immagazzinato in quel terreno viene rilasciato nell'atmosfera come anidride carbonica. I sedimenti contaminati che sono depositati in serbatoi riducono la capacità di stoccaggio dell'acqua e aumentano il rischio di inondazione. La perdita di terreno fertile riduce la produttività agricola, costringendo gli agricoltori a utilizzare più input chimici, che peggiora il ciclo di inquinamento.

In zone costiere, il ciclo è particolarmente acuto. L'inquinamento da fonti terrestri scorre nell'oceano e danneggia le risorse marine e le barriere coralline, che sono barriere naturali contro l'erosione. Come questi ecosistemi muoiono, le coste diventano più esposte all'azione delle onde e alle tempeste, accelerando l'erosione costiera. Il materiale eroso, se contaminato, si deposita in ambienti vicino terra, degradando ulteriormente la qualità dell'habitat.

Strategie di mitigazione e di bonifica

Il controllo delle sorgenti comporta la riduzione della quantità di inquinanti che entrano nell'ambiente in primo luogo, e ciò include normative più severe sugli scarichi industriali, una migliore gestione delle acque di tempesta nelle aree urbane, e l'adozione di pratiche agricole sostenibili come l'applicazione dei fertilizzanti di precisione e le strisce tampone ripariane per catturare il deflusso agricolo prima di raggiungere le vie navigabili.

Per la contaminazione dei metalli pesanti, tecniche come il lavaggio del suolo, la fitomediazione e l'immobilizzazione con emendamenti come il biocar o il calce possono ridurre la biodisponibilità e ripristinare alcune funzioni del suolo. In caso di grave contaminazione, lo scavo e lo smaltimento del suolo contaminato possono essere necessari, anche se questo è costoso e trasferisce semplicemente il problema altrove.

La riscossione delle forme terrestri a causa dell'erosione si concentra sul ripristino della vegetazione. La rivessione con specie autoctone adattate alle condizioni climatiche e del suolo locali aiuta a stabilizzare le piste e a ridurre i tassi di erosione. Nelle zone costiere, il ripristino delle paludi e delle mangrovie può trappolare sedimenti, stabilizzare le coste e assorbire l'energia delle onde.

La gestione dei sedimenti nei fiumi e nei serbatoi richiede di bilanciare la necessità di controllare le inondazioni e di fornire acqua pulita con il regime di trasporto dei sedimenti naturali. La rimozione della diga Elwha nello Stato di Washington ha permesso di rilasciare decenni di sedimenti intrappolati, ricostruire il delta del fiume e ripristinare l'habitat. Tuttavia, si deve prendere cura che il sedimento rilasciato non è fortemente contaminato.

Conclusioni

L'inquinamento non è solo un problema per la qualità dell'aria e dell'acqua; è un profondo motore del cambiamento del paesaggio fisico. Accelerando l'erosione, interrompendo i modelli di sedimentazione, contaminando i suoli e i sedimenti, gli inquinanti fatti dall'uomo alterano la stessa forma e funzione della superficie terrestre.