Антропогенное загрязнение почв

Введение

В XX в. резко  возросла антропогенная нагрузка на окружающую среду, возникла реальная опасность  для цивилизации в результате бурного развития промышленности, энергетики, транс­порта и химизации сельского  хозяйства, возросла интенсивность  техногенных выбросов в окружающую среду. По имеющимся данным, в процессе дальнейшего развития производительных сил антропогенная нагрузка на окружающую среду может удваиваться через  каждые 10—15 лет. Только предприятия промышленности и сельского хозяйства ежегодно выбрасывают в окружающую среду миллионы токсических веществ (пестицидов, полихлордиоксинов и др.) и отдельных элементов: ртути, кадмия, свинца, фтора, серы и т. д. За последние 100 лет промышленные выбросы во всем мире составили: более 1,5млн.т. мышьяка, 1млн.т. никеля, 900тыс.т. кобальта, 600 тыс. т. цинка, 125 тыс. т. ртути и т. Д.

В сельском хозяйстве и лесоводстве для  уничтожения вредителей применяют  ядохимикаты, воздействующие не только на вредителей растений, но и на естественных врагов этих вредителей.Результатом широкого использования искусственных химических веществ без должного контроля и учета их биологических эффектов стали следующие тяжелейшие и не всегда обратимые последствия:накопление вредных для человека веществ в почве, пищевых продуктах, лекарственных и кормовых растениях;уменьшение площади функционально полезных плодородных почв, лесных массивов, сенокосных и пастбищных угодий;

нарушение биологических  взаимоотношений между обитателями  почвы, воды и других объектов;

сокращение  и гибель ценнейших дикорастущих продовольственных и лекарственных  культур, водорослей и других природных  пищевых и лекарственных субстратов, сокращение численности и гибель редких и весьма полезных обитателей планеты — насекомых, рыб, птиц, животных;

 

1 Загрязнение  земли

Поверхность земли испытывает самую значительную по массе и очень опасную - антропогенную  нагрузку. Если в атмосферу выбрасывается  менее 1 млрд. т вредных веществ (без СО2), а в гидросферу — около 15 млрд. т загрязнителей, то на землю попадает ежегодно примерно 85— 90 млрд. т антропогенных отходов. По некоторым оценкам, их общий объем к концу 1990-х годов превысил 1500 км3.

Каждой тонне  мусора на стадии потребления соответствует 10 т отходов на стадии производства и приблизительно 100 т — при  получении сырья. На каждого жителя Земли приходится в среднем за год 0,12 т отходов потребления, 1,2 т всех продуктов производства, т.е. «отложенных» отходов и около 14 т  отходов переработки сырья.

Существуют  различные оценки опасности отходов, загрязняющих землю. По разным критериям  опасности только химического и  бактериологического загрязнения  почвы и грунтов ежегодно в  мире образуется от 1 до 1,5 млрд. т вредных  производственных и 400—450 млн. т вредных  твердых бытовых отходов. Наиболее опасны те токсичные терраполлютанты, которые и геохимически, и биохимически достаточно подвижны и могут попасть в питьевую воду или в растения, служащие пищей для человека и сельскохозяйственных животных. Это в первую очередь соединения тяжелых металлов, некоторые производные нефтепродуктов — полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и соединения типа диоксинов, а также разнообразные синтетические яды — биоциды. Кроме них, в связи с определенной вероятностью технических аварий, террористических актов и вооруженных конфликтов, чрезвычайно высокую опасность представляют боевые отравляющие вещества (ОВ) и радионуклиды

Воздействия на почвы

Почва —  один из важнейших компонентов окружающей природной среды. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе —  почвенном плодородии. Отчуждая с  полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек  размыкает частично или полностью  биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к  саморегуляции и снижает ее плодородие. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т. е. ухудшать свои свойства. К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущест­венно антропогенного характера.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от такого субъективного фактора, как человек, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий и т. д., а значит, остается непостоянным.

Например, в  случае создания человеком монокультуры (пшеницы, свеклы, кукурузы и т. д.) в  агроэкосистеме нарушается видовое разнообразие растительных сообществ. Агро-экосистема упрощается, объединяется и становится неустойчивой, не способной противостоять абиотическому или биотическому экологическому стрессу.

Основные  виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

эрозия (ветровая и водная);

загрязнение;

вторичное засоление  и заболачивание;

опустынивание;

отчуждение  земель для промышленного и коммунального  строительства.

Эрозия почв (земель)

 Значительное  нарушение земель в России  происходит также по причине  ветровой и водной эрозии. Под  действием ветров и воды ежегодно  теряется с пахотных земель 400-650 млн.т. плодородного слоя, а каждый третий гектар сельскохозяйственных угодий нуждается в защите от деградации.

Эрозия почв (от лат. erosio — разъедание) — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.

К эрозионным процессам относят также:

промышленную  эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров);

военную эрозию (воронки, траншеи);

 пастбищную  эрозию (при интенсивной пастьбе  скота);

ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

Однако настоящим  бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая  на 34% поверхности суши. В США эродировано, т. е. подвержено эрозии, 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушливых районах  мира еще больше — 60% от общей площади, из них 20% сильно эродированы.

Эрозия оказывает  существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а  во многих случаях разрушает его  полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Ветровая  эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос  и отложение мельчайших почвенных  частиц ветром.

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия  растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают  антропогенные факторы. Например, уничтожение  растительности, нерегулируемый выпас  скота, неправильное применение агротехнических  мер резко активизируют эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные  бури. Первая проявляется в виде поземок и столбов пыли при  небольших скоростях ветра.

Пыльные бури возникают при очень сильных  и продолжительных ветрах. Скорость ветра достигает 20—30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни). Пыльные бури безвозвратно уносят самый плодородный верхний слой почв; они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га пашни, негативно влияют на все компоненты окружающей природной среды, загрязняют атмосферный воздух, водоемы, отрицательно влияют на здоровье человека.

В настоящее  время крупнейший источник пыли —  Арал. На космических снимках видны  шлейфы пыли, которые тянутся в  стороны от Арала на многие сотни  километров. Общая масса переносимой  ветром пыли в районе Арала достигает 90 млн. т в год. Другой крупный  пылевой очаг в России — Чер­ные земли Калмыкии.

Водная эрозия почв (земель). Под водной эрозией  понимают разрушение почв под действием  временных водных потоков. Различают  следующие формы водной эрозии: плоскостную, струйчатую, овражную, береговую. Как  и в случае ветровой эрозии, условия  для проявления водной эрозии создают  природные факторы, а основной причиной ее развития является производственная и иная деятельность человека. В  частности, появление новой тяжелой  почвообрабатывающей техники, разрушающей  структуру почвы, — одна из причин активизации водной эрозии в последние  десятилетия. Другие негативные антропогенные  факторы: уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв и др.

Среди различных  форм проявления водной эрозии значительный вред окружающей природной среде  и в первую очередь почвам приносит овражная эрозия. Экологический ущерб  от оврагов огромен. Овраги уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф. Площадь оврагов только на территории Русской равнины составляет 5 млн. га и продолжает увеличиваться. Подсчитано, что ежедневные потери почв из-за развития оврагов достигают 100—200 га.

Загрязнение почв

 Поверхностные  слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве  различных химических соединений  — токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных мик­роорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных — лишь в течение двух-трех суток.

Основные  загрязнители почвы:

1) пестициды  (ядохимикаты);

2) минеральные  удобрения; 

3) отходы  и отбросы производства;

4) газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

 5) нефть и нефтепродукты.

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Использование пестицидов в СССР начиная с 1960-х годов росло очень быстрыми темпами. Ежегодное применение пестицидов в сельском хозяйстве в течение 1980—1990 гг. находилось примерно на одном уровне (около 150 тыс. т), а к 1993 г. уменьшилось до 43,7 тыс. т. Значительно сократились и площади посевов, обрабатываемых пестицидами. Тем не менее данные ежегодно проводимых выборочных исследований свидетельствуют, что загрязнение почв остаточными количествами пестицидов сохраняется довольно высоким. К регионам с наибольшим загрязнением относятся Северный Кавказ, Приморский край и Центрально-Черноземные области. Основная часть территории России характеризуется как средне- и слабозагрязненная. Полученные данные не позволяют сделать достоверных выводов о фактических размерах и динамике загрязнения пестицидами, поскольку обследования проводились на площади, составляющей менее 0,01% сельскохозяйственных угодий. В России используется более 100 индивидуальных пестицидов при общем годовом объеме их производства — 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами районами являются Краснодарский край и Ростовская область (в среднем около 20 кг на 1 га). В России на одного жителя в год приходится около 1 кг пестицидов, во многих других развитых промышленных странах мира эта величина существенно выше (Лосев и др., 1993). Мировое производство пестицидов постоянно растет.

 

 Среди  пестицидов наибольшую опасность  представляют стойкие хлорорганические  соединения (ДДТ', ГХБ, ГХЦГ), которые  могут сохраняться в почвах  в течение многих лет и даже  малые их концентрации в результате  биологического накопления могут  стать опасными для жизни организмов.

 Можно  с уверенностью констатировать, что общий экологический вред  от использования загрязняющих  почву пестицидов многократно  превышает пользу от их применения.

Работами  отечественных и зарубежных исследователей неопровержимо доказано, что загрязнение  почв пестицидами вызывает не только интоксикацию человека и большого числа  видов животных, но и ведет к  существенному нарушению воспроизводящих  функций и, как следствие, к тяжелым  экологическим последствиям. С длительным применением пестицидов связывают  также развитие резистентных (устойчивых) рас вредителей и появление новых  вредных организмов, естественные враги  которых были уничтожены.