Проблемы загрязнения почв и пути их решения.
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.),
экологическое нормирование антропогенного пресса на природные экосистемы в
пределах их буферной емкости, сохранение озонового слоя, трофических цепей
в природе, биокруговорота веществ и другие.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы
Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,
происходящие в биосфере.
Почва – особое природное образование, обладающие рядом свойств,
присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного
преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным
взаимообусловленным взаимодействием гидросферы, атмосферы, живых и мертвых
организмов.
Почвенный покров – важнейшее природное образование. Его роль в жизни
общества определяется тем, что почва представляет собой источник
продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для
населения планеты.
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 в почвах 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.
Площади земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км 2 , или 86,5%
площади суши. Под пашней и многолетними насаждениями в составе
сельскохозяйственных угодий занято около 15 млн. км 2 (10% суши), под
сенокосами и пастбищами – 37,4 млн. км 2 (25%). Общая площадь
пахотнопригодных земель оценивается различными исследователями по-разному: от
25 до 32 млн. км 2 .
Земельные ресурсы планеты позволяют обеспечивать продуктами питания больше
населения, чем имеется в настоящее время. Вместе с тем, в связи с ростом
населения, особенно в развивающихся странах, деградацией почвенного покрова,
загрязнения, эрозии и т.д.; а также вследствие отвода земель под застройку
городов, поселков и промышленных предприятий количество пашни на душу
населения резко сокращается.
Воздействие человека на почву – составная часть общего влияния человеческого
общества на земную кору и ее верхний слой, на природу в целом, особенно
возросшее в век научно-технической революции. При этом не только усиливается
взаимодействие человека с землей, но и меняются основные черты
взаимодействия. Проблема «почва – человек» осложняется урбанизацией, все
большим использованием земель, их ресурсов для индустриального и жилищного
строительства, ростом потребностей в продуктах питания. По воле человека
изменяется характер почвы, меняются факторы почвообразования – рельеф,
микроклимат, появляются новые реки и т.д.
В настоящее время к регионам со значительным загрязнением почвы следует отнести Московскую и Курганскую области, к регионам со средним загрязнением - Центрально-Чернозёмный район, Приморский край. Северный Кавказ.
Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и чёрной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжёлыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг ряда обследованных городов РФ находится в пределах 0,4 80 ПДК. Среднее содержание марганца вокруг предприятий чёрной металлургии колеблется в пределах 0,05-6 ПДК.
Загрязнение почв нефтью в местах её добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз. В радиусе 10 км от Владимира в западном и восточном направлениях содержание нефти в почве превышало фоновое значение в 33 раза.
Фтором загрязнены почвы вокруг Братска, Новокузнецка, Красноярска, где максимальное его содержание превышает региональный средний уровень в 4-10 раз.
Интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение её качества. Сильное загрязнение почвы тяжёлыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.
Изменение содержания микроэлементов в почве немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывая различные эндемические заболевания местного характера. Например, недостаток йода в почве ведет к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах питания - к поражению суставов, их деформации, задержке роста.
В почвах подзолистого типа с высоким содержанием железа при его взаимодействии с серой образуется сернистое железо, которое является сильным ядом. В результате в почве уничтожается микрофлора (водоросли, бактерии), что приводит к потере плодородия.
В сельском хозяйстве для уничтожения вредителей изобретены тысячи химикатов. Их называют пестицидами, а в зависимости от группы организмов, на которые они действуют, их делят на инсектициды (убивают насекомых), родентициды
(уничтожают грызунов), фунгициды (уничтожают грибы). Однако ни один из этих
химикатов не обладает абсолютной избирательностью в отношении организмов,
против которых он разработан, и представляет угрозу также для других,
организмов, в том числе и для людей. . Ежегодное применение пестицидов в
сельском хозяйстве в РФ составляет примерно 150 тыс.т. На наш взгляд, экологически значительно целесообразнее для борьбы с сельскохозяйственными вредителями использовать природные или биологические методы.
В почве всегда присутствуют канцерогенные (химические, физические, биологические) вещества, вызывающие опухолевые заболевания у живых организмов, в т. ч. и раковые. Основными источниками регионального загрязнения почвы канцерогенными веществами являются выхлопы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, продукты нефтепереработки. Вывоз промышленных и бытовых отходов на свалки ведёт к загрязнению и нерациональному использованию земельных угодий, создаёт реальные угрозы значительных загрязнений атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, росту транспортных расходов и безвозвратной потере ценных материалов и веществ.
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.
. Источники. Основные загрязнители. Последствия загрязнения.
Почва – особое природное образование,обладающие рядом свойств, присущих живой и неживой природе, сформировавшееся врезультате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы подсовместным взаимообусловленным взаимодействием гидросферы, атмосферы, живых имертвых организмов.
Почвенный покров –важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почвапредставляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 %продовольственных ресурсов для населения планеты.
Особое свойствопочвенного покрова – его плодородие , под которым понимается совокупностьсвойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур. Естественноеплодородие почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водным,воздушным и тепловым режимами. Почва обеспечивает потребность растений в водноми азотном питании, являясь важнейшим агентом их фотосинтезирующей деятельности.Плодородие почвы зависит также от величины аккумулированной в ней солнечнойэнергии. Растительность аккумулирует ежегодно большое количество солнечнойэнергии в ходе фотосинтеза и создания биомассы, трансформируясь в n*1010 т органическоговещества. Большая часть синтезированного органического вещества вследствие егоразложения возвращается в почву и воду. Потребление фитомассы человекомоценивается величиной порядка 3,6*1018 т.
Почвенный покровпринадлежит к саморегулирующейся биологической системе, являющейся важнейшейчастью биосферы в целом. Живые организмы, растения и животные, населяющиеЗемлю, фиксируют солнечную энергию в форме фито- и зоомассы.
Продуктивность наземныхэкосистем зависит от теплового и водного балансов земной поверхности, которыеопределяют многообразие форм обмена энергией и веществом в пределахгеографической оболочки планеты.
Площади земельныхресурсов мира составляет 129 млн. км2, или 86,5% площади суши. Подпашней и многолетними насаждениями в составе сельскохозяйственных угодий занятооколо 15 млн. км2 (10% суши), под сенокосами и пастбищами – 37,4млн. км2 (25%). Общая площадь пахотнопригодных земель оцениваетсяразличными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км2.
Земельные ресурсы планетыпозволяют обеспечивать продуктами питания больше населения, чем имеется внастоящее время. Вместе с тем, в связи с ростом населения, особенно вразвивающихся странах, деградацией почвенного покрова, загрязнения, эрозии ит.д.; а также вследствие отвода земель под застройку городов, поселков ипромышленных предприятий количество пашни на душу населения резко сокращается.
Воздействие человека напочву – составная часть общего влияния человеческого общества на земную кору иее верхний слой, на природу в целом, особенно возросшее в векнаучно-технической революции. При этом не только усиливается взаимодействиечеловека с землей, но и меняются основные черты взаимодействия. Проблема «почва– человек» осложняется урбанизацией, все большим использованием земель, ихресурсов для индустриального и жилищного строительства, ростом потребностей впродуктах питания. По воле человека изменяется характер почвы, меняются факторыпочвообразования – рельеф, микроклимат, появляются новые реки и т.д. Подвлиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений изменяются свойствапочвы и почвообразовательные процессы, потенциальное плодородие, снижаетсятехнологическая и питательная ценность сельскохозяйственной продукции и т.д.
Загрязнение природнойсреды – сложныйпроцесс, связанный с деятельностью человека. Автор фундаментальной сводки поэкологии Ю. Одум (1975) указывает, что «загрязнение – это природные ресурсы,оказавшиеся не на своем месте», ибо они чужды природным экосистемам и,накапливаясь в них, нарушают процессы круговорота вещества и энергии, снижаютих продуктивность, влияют на здоровье людей.
В книге Франсуа Рамада(1981) «Основы прикладной экологии» приводится такое определение загрязнения:«Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды; которое целикомили частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенноменяет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химическиесвойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменениямогут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственные ресурсы, черезводу или другие биологические продукты (вещества). Они также могутвоздействовать на человека, ухудшая физические свойства предметов, находящихсяв его собственности, условия отдыха на природе и обезображивая ее саму»
Загрязнителем может бытьлюбой физический агент, химическое вещество и биологический вид, попадающие вокружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих в рамки своейобычной концентрации, предельных количествах, предельных естественных колебанийили среднего природного фона в рассматриваемое время.
Основным показателем,характеризующим воздействие загрязняющих веществ на окружающую природную среду,являются предельно допустимая концентрация (ПДК). С позиции экологии предельнодопустимые концентрации конкретного вещества представляют собой верхние пределылимитирующих факторов среды (в частности, химических соединений), при которыхих содержание не выходит за допустимые границы экологической ниши человека.
В соответствии со степеньюустойчивости против загрязняющих веществ выделяются почвы:
1. очень устойчивые;
2. устойчивые;
3. среднеустойчивые;
4. малоустойчивые;
5. очень мало устойчивые.
По степени чувствительности кзагрязняющим веществам почвы можно разделить следующим образом:
1. очень чувствительные;
2. чувствительные;
3. среднечувствительные;
4. малочувствительные;
5. устойчивые.
Чувствительность, илиустойчивость почв по отношению к загрязняющим веществам, целесообразноопределять в соответствии с:
2) его качеством;
3) биологической активностью;
4) глубиной гумусовогогоризонта;
6) глинистых минералов;
7) глубиной почвенногопрофиля.
Почвы загрязняютсяразличными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства,промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий.
Загрязнение почв и нарушениенормального круговорота веществ происходит в результате недозированногоприменения минеральных удобрений и пестицидов. В ряде отраслей сельскогохозяйства пестициды применяют в больших количествах для защиты растений иборьбы с сорняками. Ежегодное их применение, часто по несколько раз в сезон,приводит к их накоплению в почве и ее отравлению.
Вместе с навозом и фекалиями впочву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другиевредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека.
Почву загрязняютнефтепродуктами при заправке машин на полях и в лесах, на лесосеках и т.д.
Наибольшей трансформациейподвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы. Суша занимает29,2% поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которыхважнейшее значение имеет плодородная почва. При неправильной эксплуатации почвыбезвозвратно уничтожаются в результате эрозии, засоления, загрязненияпромышленными и иными отходами. Под влиянием деятельности людей возникаетускоренная эрозия, когда почвы разрушаются в 100 – 1000 раз быстрее, чем вестественных условиях. В результате такой эрозии за последнее столетие утрачено2 млрд. га плодородных земельных угодий, или 27% земель сельскохозяйственногоиспользования.
Поступающие в почвухимические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменениюхимических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов,ухудшают ее плодородие.
Загрязнение почв связанос загрязнением атмосферы и воды. В почву попадают различные твердые и жидкиеотходы промышленного производства, сельского хозяйства и коммунально-бытовыхпредприятий. Основными загрязняющими почву веществами являются металлы и ихсоединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды.
Главнымиисточниками загрязнения являются :
1) Жилые дома ибытовые предприятия .В числе загрязняющих веществ преобладает бытовой мусор, пищевые отходы,фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодностьпредметы домашнего обихода; мусор общественный учреждений – больниц, столовых,гостиниц, магазинов и др. Вместе с фекалиями в почву нередко попадаютболезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которыечерез продукты питания попадают в организм человека. В фекальных остатках могутсодержаться такие представители патогенной микрофлоры, как возбудители тифа,дизентерии, туберкулеза, полиомиелита и др. Быстрота гибели в почве разныхмикроорганизмов неодинакова. Некоторые болезнетворные бактерии могут длительноевремя сохраняться и даже размножаться в почве и грунте. К ним относятсявозбудители столбняка (до 12! лет), газовой гангрены, сибирской язвы, ботулизмаи некоторые другие микробы. Почва является одним из важных факторов передачияиц гельминтов, определяя тем самым возможность распространения рядагельминтозов. Некоторые гельминты – геогельминты (аскариды, власоглавы,анкилостомиды, сторонгилиды, трихостронгилиды и др.) проходят одну из стадийсвоего развития в почве и могут длительное время сохранять жизнеспособность вней. Так, например, яйца аскарид могут сохранять жизнеспособность в почве вусловиях средней полосы России – до 7-8 лет, Средней Азии – до 15 лет; яйцавласоглавов – от 1 до 3 лет.
2) Промышленныепредприятия . Втвердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют те или иныевещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и ихсообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычноприсутствуют соли цветных и тяжелых металлов. Машиностроительная промышленностьвыводит в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия. Припроизводстве пластмасс и искусственных локон образуются отходы бензола ифенола. Отходами целлюлозно-бумажной промышленности, как правило, являютсяфенолы, метанол, скипидар, кубовые остатки.
3) Теплоэнергетика . Помимо образования массы шлаков присжигании каменного угля с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи,несгоревших частиц, оксидов серы, в конце концов оказывающихся в почве.
4) Сельскоехозяйство
.Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защитырастений от вредителей, болезней и сорняков. Загрязнение почв и нарушениенормального круговорота веществ происходит в результате недозированногоприменения минеральных удобрений и пестицидов. Пестициды, с одной стороны,спасают урожай, защищают сады, поля, леса от вредителей и болезней, уничтожаютсорную растительность, освобождают человека от кровососущих насекомых ипереносчиков опаснейших болезней (малярия, клещевой энцефалит и др.), с другойстороны – разрушают естественные экосистемы, являются причиной гибели многихполезных организмов, отрицательно влияют на здоровье людей. Пестициды обладаютрядом свойств, усиливающих их отрицательное влияние на окружающую среду.Технология применения определяет прямое попадание на объекты окружающей среды,где они передаются по цепям питания, долгое время циркулируют по внешней среде,попадай из почвы в воду, из воды в планктон, затем в организм рыбы и человекаили из воздуха и почвы в растения, организм травоядных животных и человека.
Вместе с навозом в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйцагельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадаютв организм человека.
5) Транспорт
. При работе двигателей внутреннегосгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды и другиевещества, оседающие на поверхности почвы или поглощаемые растениями. Каждыйавтомобиль выбрасывает в атмосферу в среднем в год 1 кг свинца в виде аэрозоля.Свинец выбрасывается в выхлопными газами автомобилей, осаждается на растениях,проникает в почву, где он может оставаться довольно долго, поскольку слаборастворяется. Наблюдается ярко выраженная тенденция к росту количества свинца втканях растений. Это явление можно сопоставить со все увеличивающимсяпотреблением горючего, содержащего тетра-этил свинца. Люди, живущие в городеоколо магистралей с интенсивным движением, подвергаются риску аккумулировать всвоем организме всего за несколько лет такое количество свинца, которое намногопревышает допустимые пределы. Свинец включается в различные клеточные ферменты,и в результате эти ферменты уже не могут выполнять предназначенные им ворганизме функции. В начале отравления отмечают повышенную активность ибессонницу, позднее утомляемость, депрессии. Более поздними симптомамиотравления являются расстройства функции нервной системы и поражение головногомозга. Автотранспорт в Москве выбрасывает ежегодно 130 кг загрязняющих веществна человека.
Почву загрязняют нефтепродуктами при заправке машин на полях и в лесах, налесосеках и т.д.
Самоочищение почв, какправило, - медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, чтоспособствует постепенному изменению химического состава почв, нарушениюединства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсические веществамогут попасть в организмы животных, людей и вызвать тяжелейшие болезни исмертельные исходы.
В почвах накапливаютсясоединения металлов, например, железа, ртути, свинца, меди и др. Ртутьпоступает в почву с пестицидами и промышленными отходами. Суммарныенеконтролируемые выбросы ртути составляют до 25 кг в год. О масштабаххимического преобразования поверхности литосферы можно судить по следующимданным: за столетие (1870-1970) на земную поверхность осело свыше 20 млрд. тшлаков, 3 млрд. т золы. Выбросы цинка, сурьмы составили по 600 тыс. т, мышьяка– 1,5 млн. т, кобальта – свыше 0,9 млн. т, никеля – более 1 млн. т.
Список используемой литературы:
1. Д.П. Никитин, Ю.В. Новиков«Окружающая среда и человек», издательство «Высшая школа», 1986 г.
2. А.И. Воронцов, Н.Г. Николаевская«Вопросы экологии и охраны окружающей среды», Москва, 1986 г.
3. А.И. Воронцов, Е.А. Щетинский, И.Д.Никодимов «Охрана природы», Москва ВО «АГРОПРОМИЗДАТ», 1989 г.
4. В.Ф. Протасов «Экология, здоровье иохрана окружающей среды в России»
5. Ю. Одум «Экология» в 2-х томах
6. Ю. Одум «Основы экологии»
7. Г.В. Добровольский «Почва. Город.Экология», Москва, 1997 г.
8. М.Бигон, Дж.Харпер, К.Таунсенд«Экология особи популяции и сообщества» в 2-х томах, Изд-во «Мир»,1989
9. Г.В. Стадницкий «Экология»,Санкт-Петербург Химиздат, 1999 г.
10. Т.А.Демина «Экология,природопользование, охрана окружающей среды», Изд-во Аспект-пресс Москва, 1995г.
11. А.А.Голуб,Е.Б.Струкова «Экономика природопользования», Изд-во Аспект-пресс Москва, 1995г.
Общая характеристика. Принято различать естественное и антропогенное загрязнение почвы. Естественное загрязнение почв возникает в результате природных процессов в биосфере, происходящих без участия человека и приводящих к поступлению в почву химических веществ из атмосферы, литосферы или гидросферы, например, в результате выветривания горных пород или выпадения осадков в виде дождя или снега, вымывающих загрязняющие ингредиенты из атмосферы.
Наиболее опасно для природных экосистем и человека антропогенное загрязнение почвы, особенно техногенного происхождения. Наиболее характерными загрязнителями являются пестициды, удобрения, тяжелые металлы и другие вещества промышленного происхождения.
Источники поступления загрязнителей в почву. Можно выделить следующие основные виды источников загрязнения почвы:
1) атмосферные осадки в виде дождя, снега и др.;
2) сброс твердых и жидких отходов промышленного и бытового происхождения;
3) использование пестицидов и удобрений в сельскохозяйственном производстве.
Рссмотрим более подробно перечисленные виды источников почвенного загрязнения. Атмосферные осадки, вымывая из атмосферы газообразные загрязняющие вещества, приводят к росту концентрации серной, азотной и других кислот в почве, что сопровождается ее закислением и снижением урожайности. Поступающие в почву с осадками атмосферные аэрозоли в жидкой и твердой фазах, имеющие, как правило, сложный химический состав, способствуют накоплению в почве тяжелых металлов и разнообразных органических веществ, включая опасные углеводороды. Промышленные и бытовые отходы, объемы которых огромны и растут быстрыми темпами, способствуют накоплению в почве тяжелых металлов, углеводородов, включая опасные токсические хлор-, фтор-, фосфорсодержащие соединения, обладающие канцерогенным действием. Наибольшую опасность как для человека, так и для природных экосистем представляет третий вид почвенного загрязнения, связанный с применением пестицидов и удобрений, вызывающих химическое загрязнение продуктов питания, с которыми, как было отмечено выше, наш организм получает до 70% загрязняющих веществ.
Загрязнение почвы пестицидами и удобрениями. Необходимость обеспечения населения продуктами питания, а промышленности – сырьевыми ресурсами требует повышать плодородие почвы и вести борьбу с вредителями урожая. Поэтому в современном сельскохозяйственном производстве применяются удобрения и пестициды, которые даже при агрономически правильном их использовании могут создавать опасные уровни загрязнения почвы.
Удобрение – вещество или агент, создающее при внесении в почву или водоем условия для ускоренного роста и развития растений и микроорганизмов, способствующее увеличению урожая. Различают органические, минеральные, химические и другие (например, бактериальные) виды удобрений. К органическим удобрениям относятся перегной, торф, навоз, птичий помет и другие органические остатки, используемые для повышения плодородия почвы. Химическое, или минеральное, удобрение – добытое из недр или полученное промышленным путем химическое соединение, содержащее в большом количестве один или несколько основных элементов питания растений (азот, фосфор, калий и др.), необходимые микроэлементы (медь, марганец и др.) или естественные продукты типа извести, гипса, золы и т.п., способные улучшить химические и структурные характеристики почвы. Этот вид удобрений приводит к большим концентрациям в почве химических веществ, включая опасные для здоровья человека нитриты и нитраты.
Пестициды – опасные для здоровья человека химические вещества, используемые для уничтожения вредных насекомых (инсектициды), растений-сорняков (гербициды), грибковых культур (фунгициды) и др. В мировом производстве пестицидов инсектициды занимают 45%, гербициды – 40%, фунгициды – 15% и прочие – 10%. Средняя норма применения пестицидов в сельском хозяйстве в нашей стране к концу 80-х годов составляла 2 кг на 1 га пашни, т.е. около 1,4 кг/чел. Многие пестициды сохраняются в почве длительное время и накапливаются по трофическим цепям, что со временем приводит к превышению безопасных для здоровья человека уровней.
Почва - это верхний слой литосферы, который люди часто называют «земля». Именно благодаря ему человек может возделывать сельскохозяйственные культуры. Из почвы берут питательные вещества деревья и другая растительность, которую едят животные. Этот слой является основой для всех пищевых цепочек. Без него невозможно существование человека, т. к. 97% питания люди получают благодаря земле.
Разновидности загрязнений
Существуют различные источники загрязнения почвы. Принято разделять их на естественные и антропогенные. Первые возникают без участия человека в результате биологических процессов. В этом случае в почву поступают загрязняющие вещества из другой природной среды. Например, в результате выветривания гор, извержения вулканов, выпадения осадков, наносов с рек и т. д. Однако процент отрицательного воздействия, как правило, невелик и не может причинить существенного урона экосистемам.
Антропогенное загрязнение происходит в результате человеческой деятельности. Основную массу вредных веществ приносит техника. Например, из-за активного использования автомобилей происходит загрязнение почвы свинцом. В сельском хозяйстве также используется много химикатов: пестицидов, ингибиторов роста, минеральных удобрений.
Все вещества можно разделить на 2 группы: химические (различные элементы таблицы Менделеева и их соединения) и биологические (гельминты, простейшие, бактерии и вирусы).
Чем это опасно
Ученые считают, что резкое ухудшение здоровья населения связано с химическим загрязнением окружающей среды. Дело в том, что почва является своеобразным «буфером», где скапливаются стойкие химические соединения. Также она является отправной точкой в «путешествии» по трофическим цепям. Сложно перечислить все источники загрязнения почвы. Картинки могут наглядно показать, что происходит с планетой.
Негативное воздействие химикатов на человека может выражаться следующим образом:
- Токсический эффект.
- Появление аллергий различного характера.
- Многие вещества могут вызывать мутации.
- Канцерогенный эффект.
- Нарушение репродуктивных функций человека.
- Возникновение пороков развития у детей и эмбрионов.
- В больших концентрациях в результате накопления отдельные элементы могут привести к летальному исходу.
Некоторые вещества могут воздействовать комплексно, другие - избирательно. Например, употребление в пищу растений с повышенным содержанием кадмия приводит к стойким поражениям скелета, его деформации. Ртуть поражает нервную систему, а свинец - внутренние органы и мозг.
Основные источники загрязнения почв и окружающей среды
Из-за активного использования природных ресурсов, технического прогресса и ряда других факторов процесс загрязнения почвы становится неизбежным. На данном этапе развития человек может уменьшить свое отрицательное воздействие на окружающую среду. Люди загрязняют почву различными веществами. Это такие как:
- Бытовые отходы.
- Нефть и продукты ее переработки.
- Пестициды.
- Удобрения.
- Радиоактивные вещества.
- Выхлопные газы.
- Химические элементы и их соединения.
- Тяжелые металлы.
Следует отдельно обсудить основные источники загрязнения почв.
Жилые дома и бытовые предприятия
В процессе жизнедеятельности человек часто не подозревает, какой урон он наносит природе своим пренебрежительным отношением к ней, к вещам, которыми он пользуется. Ведь бытовой мусор является одним из основных загрязнителей. Чтобы убедиться в этом, достаточно проехать до ближайшей свалки. Сколько она занимает места, и как долго будет перерабатываться весь накопленный мусор одними усилиями природы? Этот процесс может занять сотни лет. Человека уже не станет, а мусор, оставленный им, все еще будет гнить. Свалки - это гигантские источники загрязнения почвы. Микробиология давно бьет тревогу по этому поводу.
Также стоит следить за собой и содержать организм в чистоте. Отходы жизнедеятельности - это основные источники загрязнения почвы и грунтовых вод биологическим «мусором». С фекалиями в окружающую среду попадают различные болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и иные представители патогенной микрофлоры. Попав во внешнюю среду, многие микроорганизмы не погибают. Так, бактерии столбняка могут сохранять свою жизнеспособность до 12 лет, яйца аскарид - 7-8 лет.
Предприятия
О вреде, наносимом промышленностью, можно говорить долго. Однако в общих чертах схема загрязнения будет выглядеть следующим образом:
- Металлургия обогащает почву солями цветных и тяжелых металлов.
- Машиностроение «делится» мышьяком, цианистым калием и другими ядовитыми элементами.
- При производстве каучуков побочными продуктами являются катализаторы.
- Целлюлозно-бумажная промышленность выбрасывает фенолы и метанол.
- При производстве пластмасс в качестве отходов появляются бензол и фенол.
Список можно продолжать. Но уже понятно, что источники загрязнения почвы тяжелыми металлами - это предприятия. В результате их деятельности земля обогащается всевозможными химическими элементами в размерах, многократно превышающих ее потребности.
Теплоэнергетика
Эта отрасль занимает отдельное место в списке активных загрязнителей. Дело в том, что при сжигании каменного угля образуется огромное количество шлаков. Также при горении выделяются оксиды серы, сажа. Все несгоревшие частицы в итоге оседают на почву.
Сельское хозяйство
Аграрный комплекс оказывает весьма разрушительное воздействие на землю. Стремясь защитить растения от вредителей и возбудителей болезней, люди используют ядохимикаты, а это тоже источники загрязнения почвы. Отравленные вещества напрямую попадают в пищевые цепочки и отрицательно влияют и на растения, и на животных, и на людей. Пестициды и инсектициды не только позволяют спасти урожай, но и наносят большой вред экосистемам. Некоторые препараты содержат ртуть.
Удобрения также небезопасны. Эти химические вещества применяются для стимуляции роста сельскохозяйственных культур. Однако большое их количество также может нанести вред. Дело в том, что минеральные удобрения - искусственные, в них содержится концентрированная доза микроэлементов. Именно неумеренное использование химических веществ приводит к образованию нитратов и нитритов, а также многих других вредных соединений.
Транспорт
В результате работы двигателей внутреннего сгорания выделяются углеводороды и оксид азота. Источники загрязнения почвы свинцом - это автомобили и самолеты, а точнее, их выхлопные газы. Этот элемент попадает в растения, аккумулируется в организмах людей. Вещество опасно тем, что накапливается и медленно отравляет человека. Сначала появляется утомляемость, бессонница. На поздних стадиях происходит поражение головного мозга и ЦНС, которое может привести к смерти. За год каждый автомобиль выбрасывает на землю примерно 1 кг свинца.
Также в качестве топлива используется бензин. Нефтепродукты попадают в почву при заправке транспорта, когда проливается жидкость.
Загрязнение тяжелыми металлами
Одно из самых коварных и опасных. Тяжелыми называют те цветные металлы, плотность у которых больше, чем у железа. Наиболее распространенными являются свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть. Коварство их заключается в том, что микродозы этих элементов необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности живых организмов и растений. Эти вещества отвечают за обеспечение многих функций, но при превышении нормы они накапливаются в организме, становятся слишком концентрированными и вызывают различные тяжелые заболевания.
Одно из самых токсичных веществ - ртуть. Она содержится во многих измерительных приборах и при повреждении сосуда попадает в окружающую среду. Человек может отравиться ее парами. Симптомы могут быть разными: от тошноты и слабости до летального исхода.
Не менее опасен для человека свинец. Его избыток может нанести серьезные повреждения внутренним органам и ЦНС.
Цинк и медь - часто используемые в сельском хозяйстве микроэлементы. Они стимулируют рост, подавляют болезнетворные бактерии и т. д. Однако при избытке этих веществ в почве все происходит наоборот: растения затормаживаются в своем развитии, снижается урожайность.
Как нейтрализовать источники загрязнения почвы и очистить окружающую среду
Чтобы определить уровень загрязнения почвы, необходимо взять опытный образец и провести его анализ. Если содержание каких-либо элементов превышает допустимые нормы, то это будет считаться загрязнением.
При борьбе за чистоту природы важно выявить источники загрязнения почвы и нейтрализовать их. Комплекс мероприятий должен включать в себя:
- Разработку и использование технологий безотходного производства.
- Контроль за выбросами, их химическим составом и предотвращение попадания их в окружающую среду.
- Обеззараживание бытовых отходов, очистку сточных вод.
- Переработку мусора.
- Очистку выхлопных газов транспорта.
- Переход на экологически чистые средства передвижения, поиск безвредного для окружающей среды топлива.
- Использование альтернативных источников энергии.
- Обеззараживание уже загрязненных объектов.
Существуют проверенные методы для очищения сельскохозяйственных угодий. Для снижения токсичного воздействия необходимо учитывать источники и виды загрязнения почв, их состав. Например, при повышенном содержании тяжелых металлов нужно преобразовать их в недоступные или трудноусваиваемые соединения. Тогда химические элементы не будут поступать в растения и не примут участия в пищевой цепочке.
Один из самых распространенных способов обезвреживания вредных соединений - известкование почвы. Торф также делает тяжелые металлы менее доступными для растений. Можно добиться подобного эффекта, используя минеральные удобрения. При этом учитывается химический состав почвы и просчитываются возможные реакции между веществами. Например, при внесении фосфорных удобрений снижается концентрация кадмия на 53%, при использовании торфа - на 75%.
Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающее 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.
Источники загрязнения почвы.
Источники загрязнение почвы могут быть классифицированы следующим образом:
- Промышленные предприятия.
- Транспорт.
- Сельское хозяйство.
- 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 резино-текстильных 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.
Сельское хозяйство.
Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.
Рассмотрим более подробно загрязнение почвы тяжелыми металлами и ядохимикатами.
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 4-5000 тон в 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 топлива представляют собой труднорешимую 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.
Разработка пестицидов безопасных для пищевой цепи.
Основная опасность пестицидов как загрязнителей почвы обусловлена их высокой стабильностью в окружающей среде, что способствует их накоплению в пищевых цепях.
Для устранения этого недостатка в последние годы разрабатываются новые, экологически безопасные пестициды.
Например, гербицид глифосат в почве полностью разлагается с образованием фосфорной кислоты, углекислого газа и воды. Некоторые пестициды выпускаются в виде индивидуальных оптических изомеров, что позволяет повысить их эффективность в два раза.
Разработка одного высокоэффективного и экологически безопасного пестицида обходится в 150 млн. долларов. Так как для этого синтезируют сотни тысяч препаратов, а среди них выбирают лишь один наиболее приемлемый. В то же время такие затраты на разработку новых пестицидов окупается высокими урожаями сельскохозяйственных культур, уменьшением загрязнения почвы, сохранением здоровья населения страны и увеличением средней продолжительности жизни людей. В отличие от высокоразвитых стран мира. В Российской Федерации применение пестицидов составляет примерно 4% от мирового потребления.
Способы обезвреживания, утилизация и ликвидации твердых бытовых отходов.
Ориентировочный состав ТБО городов Российской Федерации включают следующие компоненты (% мас.): пищевые отходы – 33-43; бумага и картон – 20-30; стекло -5-7; текстиль 3-5; пластмасса – 2-5; кожа и резина – 2-4; черный металл – 2-3,5; дерево – 1,5-3; камни – 1-3; кости – 0,5-2; цветные металлы – 0,5-0,8; прочие – 1-2.
В настоящее время известны следующие способы обезвреживания, утилизации и ликвидации ТБО:
- складирование на полигоне;
- аэробное биотермическое компостирование;
- сжигание на специальных мусоросжигательных заводах.
Выбор способа определяется с учетом экологических, экономических, ландшафтных, земельных и других факторов.
Самоочищение почвы.
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.
Вывод.
Почва - колоссальное природное богатство, обеспечивающее человека продуктами питания, животных - кормами, а промышленность сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовывалась, ее строение состав и свойства. Почва обладает особым свойством - плодородием, она служит основой сельского хозяйства всех стран. Почва при правильной эксплуатации не только не теряет своих свойств, но и улучшает их, становится более плодороднее. Однако ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы земли в целом. Через почвенный покров земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой. Из всего выше сказанного ясно, как велики и разнообразны роль и значение почвы в народном хозяйстве и вообще в жизни человеческого общества. Так что охрана почв и их рациональное использование, является одной из важнейших задач всего человечества!
