Загрязнение почв

Введение

В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с природой приобрела особую остроту. Становится бесспорным, что решение проблемы сохранения качества жизни человека, немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем: сохранение эволюции живого, наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), сохранение чистоты и продуктивности природных сред (атмосферы, гидросферы, почв, лесов и т. д.).

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

 

 

 

 

 

 

Значение почвы

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, — основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

Почва – это природное образование, которое обладает целым набором специфических свойств. Структура почвы, её состав и плодородный слой формируются в результате сложных биологических процессов на протяжении многих столетий.

Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн.кв.км, или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 10% суши, луга и пастбища – 25% суши. Плодородием почвы и климатическими условиями определяются возможность существования и развития экологических систем на Земле. К сожалению, из-за неправильной эксплуатации ежегодно теряется некоторая часть плодородных земель. Так, за последнее столетие в результате ускорения эрозии потеряно 2 млрд. гектаров плодородных земель, что составляет 27% от общей площади земель, используемых для сельского хозяйства.

Почвенный  покров  является  естественной  базой для поселения  людей,  служит  основой  для  создания  рекреационных  зон.   Он  позволяет создать оптимальную экологическую обстановку для жизни,  труда  и отдыха людей.

От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих химических  и  биохимических  процессов,  зависят  чистота  и  состав атмосферы, наземных и подземных вод.

Почвенный покров –  один  из  наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и  человечества  в  целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная часть.

Источники загрязнения

На уровень плодородия почвы неизменно воздействует человек и зачастую это воздействие оказывается губительным. На сегодняшний момент загрязнение почвы носит глобальный характер и может привести к непоправимым последствиям. Разрушение плодородного слоя неумолимо ведет к нарушению природного баланса, обмена веществ в природе. Исходя из этого, можно сказать, что загрязнение почвы может обернуться разрушением других экосистем.

Источники загрязнение почвы могут быть классифицированы следующим  образом: жилые дома и коммунально-бытовые  предприятия, промышленные предприятия, сельское хозяйство, транспорт, загрязнение почвы тяжелыми металлами, при захоронении радиоактивных отходов.

Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупных городов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратили в трудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких предметов, например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные вещества - диоксиды. Несмотря на это, в последние годы разрабатываются способы уничтожения бытового мусора сжигания. Перспективным способом считается сжигание такого мусора над горячими расплавами металлов.

Промышленные предприятия. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при производстве синтетических каучуков в почву попадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки; при производстве резиновых изделий в окружающую среду поступают пылевидные ингредиенты, сажа, которые оседают на почву и растения, отходы резинотекстильных и резиновых деталей, а при эксплуатации шин – изношенные и вышедшие из строя покрышки, автокамеры и ободные ленты. Хранение и утилизация изношенных шин в настоящее время являются еще нерешенными проблемами, так как при этом часто происходит сильные пожары, которые очень трудно тушить. Степень утилизации изношенных шин не превышает 30% от общего их объема.

Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями. Именно поэтому не рекомендуется возделывать землю и разбивать садовые участки рядом с автотрассами.

Сельское хозяйство. Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Для выращивания различного рода культур широко используются самые различные ядохимикаты, которые приводят к накоплению ядовитых веществ, в слоях почвы. Это не может не сказаться на здоровье человека, поскольку урожай, собранный с растений, выращенных на отравленной земле, также содержит частицы этих ядов. Исходя из повышения заболеваемости людей, и происходит оценка загрязнения почв – биодиагностика. Пестициды защищают растения от различного рода заболеваний и позволяют сохранить их до сбора урожая. Пестициды непосредственно попадают в почву вместе с обработанными семенами и при дальнейшей обработке различных культур. Загрязнение почвы пестицидами носит самый массовый характер. Они могут в течение многих лет находиться в почве, даже если это глинистая почва, при этом, не теряя своих губительных свойств. В такой земле новые микроорганизмы не появятся еще очень долго.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся: свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть. Тяжелые металлы накапливаются в почве и способствуют постепенному изменению ее химического состава, нарушению жизнедеятельности растений и живых организмов. Установлено, что ртуть в почву поступает с некоторыми пестицидами, бытовыми отходами и вышедшими из строя измерительными приборами. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4-5 тыс. т/год. Предельно допустимая концентрация ртути в почве составляет 2,1 мг/кг. Загрязнение почвы и растений свинцом вдоль автомобильных дорог распространяется на расстояние до 200 метров. Предельно допустимая концентрация свинца в почве =32 мг/кг. В промышленных районах содержание свинца в почве в 25-27 раз больше, чем в сельскохозяйственных. Загрязнение почвы медью и цинком ежегодно составляет 35 и 27 кг/км соответственно. Повышение концентраций этих металлов в почве приводит к замедлению роста растений и снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Большую опасность для человека представляет накопление в почве кадмия. В природе кадмий находится в почве и в воде, а также в тканях растений.

Загрязнение почвы при захоронении радиоактивных отходов. В процессе ядерной реакции на атомных электростанциях лишь 0,5-1,5% ядерного топлива превращается в тепловую энергию, а остальная часть(98,5-99,5%) выгружается из атомных реакторов в виде отходов. Эти отходы представляют собой радиоактивные продукты расщепления урана - плутоний, цезий, стронций и другие. Если учитывать, что загрузка ядерного топлива в реакторе составляет 180 т, то утилизация и захоронение отработанного ядерного представляют собой трудноразрешимую проблему. Ежегодно в мире при производстве электроэнергии на атомных электростанциях образуется около 200000 куб.м. радиоактивных отходов с низкой и промежуточной активностью и 10000 куб.м. высокоактивных отходов и отработанного ядерного топлива. Проблема транспортировки радиоактивных отходов особенно актуальна для России.

Однако не всегда к разрушению плодородного слоя почвы имеет отношение человек. Например, эрозия почвы – явление природное. Вместе с этим эрозия регулярно приводит к смыву гумуса, вымыванию питательных веществ и нарушению структуры почвы. Защита от загрязнения почв в этом случае должна состоять в создании запруд и правильном размещении различных культур, которые будут препятствовать смыву почвы.

Самоочищение почвы.

 Почва восстанавливает плодородный слой путем саморегуляции, но этот процесс может занять сотни лет, а регулярное загрязнение почвы сводит его результаты к нулю. Поэтому необходимо принимать меры по восстановлению и очищению почвы. Только в этом случае плодородный слой не будет потерян.

Почва относится к трехфазным системам, однако физико-химические процессы, протекающие в почве, чрезвычайно замедлены, и растворенные в почве воздух и вода не оказывают существенного ускоряющего воздействия на протекание этих процессов. Поэтому самоочищение почвы, по сравнению с самоочищением атмосферы и гидросферы, происходит очень медленно. По интенсивности самоочищения эти компоненты биосферы располагаются в следующей последовательности: Атмосфера – гидросфера – литосфера. В результате вредные вещества в почве постепенно накапливаются, со временем становятся угрозой для человека.

Самоочищение почвы в основном может произойти только при загрязнении органическими отходами, которые подвергаются биохимическому окислению микроорганизмами. В то же время тяжелые металлы и их соли постепенно накапливаются в почве и могут лишь опустить в более глубокие слои. Однако при глубокой вспашке почвы они снова могут оказаться на поверхности и попасть в трофическую цепь. Таким образом, интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение ее качества.

Биотехнология охраны земель

Техногенное загрязнение почвы потребовало разработки особых методов ее регенерации и охраны. Некоторые из них состоят в локализации загрязняющих веществ с помощью хранилищ и отстойников. Этот способ не уничтожает токсины и загрязнители, однако препятствует их распространению в природной среде. Настоящая борьба с загрязняющими соединениями - это их ликвидация. Токсичные продукты могут уничтожаться на месте или вывозиться в специальные централизованные пункты по их переработке и нейтрализации. На местах используются различные способы: сжигание углеводородов, промывание загрязненных почв минеральными растворами, выведение загрязнителей в атмосферу, а также биологические методы, если загрязнение вызвано органическими веществами.

За последние 25 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 33 млн. Га, несмотря на ежегодное вовлечение в сельскохозяйственный оборот новых земель. Основными причинами уменьшения площади сельхозугодий являются проявления эрозии почв, недостаточно продуманный отвод земель для несельскохозяйственных нужд, затопление, заболачивание, зарастание лесом и кустарниками.

Улучшение положения возможно только при условии ведения сельского хозяйства на строго научных принципах, с учетом экологических последствий. На каждом этапе земледельческого процесса должны учитываться законы взаимодействия растений с окружающей средой и почвой, законы кругооборота вещества и энергии. Закон экологического земледелия формулируется так: антропогенное воздействие на почву, растение, на окружающую среду не должно превышать пределы, за которыми снижается производительность агроэкосистемы, нарушается устойчивость и стабильность ее функционирования. Повышение производительности агроэкосистемы может быть обеспечено только параллельным совершенствованием всех ее элементов.

 Для сохранения  почв необходимо учитывать и применять  все факторы почвообразования. Приведем некоторые примеры их использования.

Почвообразующие породы — субстрат, на котором образуются почвы; они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. Минеральное вещество составляет 60-90% всего веса почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы — водный и тепловой ее режимы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав, первоначальное содержание элементов питания для растений. От характера материнских пород в большой мере зависит и тип почв.

Растительность

Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Основная роль при этом принадлежит растительности. Зеленые растения являются практически единственными создателями первичных органических веществ. местности и т.п. 
     В процессе отмирания как целых растений, так и отдельных их частей органические вещества поступают в почву (корневой и наземный спад). Количество годового спада колеблется в значительных пределах: во влажных тропических лесах он достигает 250 ц/га, в арктических тундрах — менее 10 ц/га, а в пустынях — 5—6 ц/га. На поверхности почвы органическое вещество под воздействием животных, бактерий, грибов, а также физических и химических агентов разлагается с образованием почвенного гумуса. Зольные вещества пополняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал образует так называемую лесную подстилку (в лесах) или войлок (в степях и лугах). Эти образования оказывают влияние на газообмен почвы, проницаемость осадков, на тепловой режим верхнего слоя почвы, почвенную фауну и жизнедеятельность микроорганизмов. Растительность оказывает влияние на структуру и характер органических веществ почвы, ее влажность. 
 
    Животные организмы