Причины потерь и загрязнения почв

Состояние почв

Причины потерь и загрязнения почв

Распахивание. На Больших равнинах США когда-то жили индианцы, занимались охотой. В конце XVIII в. "белые" начали распахивать степи, которые давали богатые урожаи на протяжении 100 лет. Засуха в конце XIX ст. уничтожила все посевы, 90% фермеров оставили эти земли и повторное их освоение началось после Первой мировой войны. Однако сильные ветры, что дмули два года подряд (1934-1935 гг.), снесли плодородный слой почвы, превратив Большие равнины в пустыню. То же случилось и после освоения целины в 50-х годах XX ст. в Казахстане.

Перевыпас вызывает уничтожение травяного покрова, дальнейшую эрозию, невозможность возобновления плодородия в результате потери детрита. В Исландии овце превратили местность в каменистую пустыню.

Снижение лесистости способствует вымыванию питательных веществ из почвы (в частности, соединений нитрогена, приблизительно в 45 раз), потере влажности, затоплению низинных местностей, усилению водной и ветровой эрозии почв, спустелюванню.

Трудно поверить, что в пустыне Гоби четыре тысячелетия потому выращивали хлеб, а Ливийская пустыня была житницей могучего Рима. Вырубка лесов и предопределены ею эрозия и спустелювання привели к гибели древних центров земледелия в Сирии и Пакистане. Как говорит народная пословица: "Кто рубит леса, тот сушит места, гонит от полей тучи и готовит себе горя кучи".

Опаснейшее уничтожение лесов на равнинных территориях во влажных тропиках, где сверх 90% биогенных элементов растения получают из опавших листьев, и в районах вечной мерзлоты (нарушение температурного режима, заболачивания местности).

Орошение в засушливых местностях часто предопределяет вымывание солей из глубин в верхние слои почвы и засоления в результате быстрого испарения воды. Засоление превращает земли в пустыню (при содержимом в почве 1% солей урожайность большинства сельскохозяйственных культур снижается на треть, 2-3% -полностью погибает). Орошение загрязненными водами Южнее-крымского канала земель на юге Украины повлекло их загрязнение тяжелыми металлами, пестицидами, нефтепродуктами, радионуклидами.

Нерациональный полив в Крыму привел к заболачиванию значительных территорий. В настоящее время в мире засолено близко 30% орошаемых земель.

Эрозия почв - это процесс разрушения грунтового покрова и снесения его частиц потоками воды (водная эрозия) или ветром (ветровая эрозия), которая усиливается в результате хозяйственной деятельности человека. Пылевые бури переносят воздушными потоками миллионы тонн плодородной почвы на сотне и даже тысяче километров.

Эрозия почв всегда существовала в природе как естественный процесс, скорость которого приблизительно такова же, как и скорость процесса почвообразования. Это так называемая естественная геологическая эрозия, которую отвернуть невозможно и которая особенного вреда не наносит (перебежал ее медленный и почти не заметный).

Рядом с этим нормальным геологическим процессом, который является частью самой эволюции Земли, происходит ускоренная, или разрушительная, эрозия, вызванная деятельностью человека. При ускоренной эрозии потери компонентов почвы могут происходить в сотне и тысяче раз быстрее, чем при естественной эрозии.

Толщина верхнего плодородного слоя почвы, который содержит гумус, во многих видах почв редко превышает 20 см. На его образование природа тратила не меньше чем 2-7 тыс. лет.

При ускоренной эрозии полное разрушение этого слоя может состояться за 10-30 лет, а нередко он смывается всего лишь за один ливень или сдувается за одну пылевую бурю.

Ускоренная эрозия - основная беда земледелия на всему земному шару, который разрушает огромные площади плодородных земель.

Ускоренная эрозия ярко проявляется в тропических районах. В частности, на Мадагаскаре в результате выжигания лесов 8/10 всю территорию испытывают действия активной эрозии. В Чили (Южная Америка), где за последние годы площадь лесов сократилась с 60 до 25%, 75% земель охвачено эрозией, из них 17% уже практически потеряны для сельского хозяйства.

Огромные масштабы эрозии почв в развитых странах стали одним из факторов возникновения "теории нисходящего плодородия почвы", которое в настоящее время имеет сторонников за рубежом.

Напротив, за время исторического существования человека плодородие почв и производительность сельского хозяйства колоссально выросли. Да, если в ??¬????? ст. урожайность зерновых культур представляла 6-7 ц/а, то в промышленно развитых странах в ??? ст. она выросла до 16, в середине ст. достигла 30-40, а на конец ?? ст. достигла уровня 60-70 ц/а.

Площадь эродированных земель в результате неправильного ведения земледелия и строительных работ в мире достигла 700 млрд. а.

Основными причинами эрозии являются разрушения гумусового слоя в результате:

- распахивание целинных земель;

- вырубка лесов;

- перевыпас и истаптывание травянистого покрова; особенно опасное уничтожение растительного покрова и усиление эрозийных процессов в горных местностях, на территориях, где есть склоны, яры дожди и тали воды сносят большие массы почвы;

- карьерный способ добычи полезных ископаемых;

- строительство сооружений, транспортных магистралей, коммуникаций и тому подобное.

Подкисление почв - это снижение их рН, вызванное загрязнением химическими соединениями, которые имеют кислотный характер. Кислые почвы более характерны для низинных местностей с холодным климатом и частым затоплением. Основными причинами подкисления почв, неблагоприятным для большинства видов сельскохозяйственных культур, есть - вынесение из глубоких слоев сульфидов во время добычи полезных ископаемых открытым способом и окисает их на поверхности к сульфатам и сульфатной кислоте;

- выпадение кислот (H2SO3, H2SO4, HNO3 и др.) с атмосферными осадками;

- вымывание веществ, которые имеют кислотный характер, из свалок отходов.

Заболачивание и потеря земель для потребностей земледелия также предопределены хозяйственной деятельностью человека :

- нерациональный полив угодий;

- инфильтрация вод из больших водохранилищ в прилегающие земли;

- затопление больших территорий при строительстве ГЕС;

- заполнение водой отработанных карьеров и превращения их на каскад озер или болот.

Осушка болот. Болота - это уникальные экосистемы с неповторимым разнообразием видов растений и животных. Они имеют неоценимое экологическое значение.

Опустынивание - снижение биологической производительности естественных экосистем, которое разделяют на два типа :

- Аридное опустошение- деградация пустынных и полупустынь территорий, куда входят, эрозия, засоление и тому подобное;

- арктическое опустошение характерное для тундровых и лесотундры экосистем вокруг Северного Ледовитого океана, которые чрезвычайно долго возобновляются в случае их нарушения или загрязнения, которое происходит, в частности, во время добычи нефти (гусеничный вездеход, проходя в тундре или лесотундре 10 км, уничтожает растительность на площади 1 гектар), геологической разведки, перегрузки пастбищ оленями.

Загрязнение почв

Самыми распространенными загрязнителями почв, которые влияют на физические и химические процессы в почве, рост и развитие растений, функционирования наземных и водных экосистем (в частности, в случае смыва из поверхности в естественные водоемы соединений нитрогена или фосфора происходит эвтрофикация), есть минеральные удобрения, нефтепродукты, тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды.

Некоторые из них целеустремленно вносит человек для обеспечения плодородия почвы или с целью защиты растений, но без учета доз, климатических условий, типа почвы это может повлечь их накапливание, притеснение жизнедеятельности растений и грунтовой фауны, передаваемость по цепям питания и неблагоприятное влияние на здоровье человека.

В почве происходят физические, химические и биологические процессы, от интенсивности и соотношение которых зависит форма, в которой находятся химические элементы, их доступность для растений, скорость миграции, стойкость почв.

Распределение химических элементов происходит в результате:

- вымывание (вилуження) из почвы;

- осаждение в виде малорастворимых карбонатов, сульфатов, фосфатов, силикатов, гидроксидов и тому подобное;

- включение в состав минералов;

- адсорбции компонентами почвы (почва имеет высокую впитывающую способность благодаря наличию грунтового впитывающего комплекса, который действует как ионообменник и благодаря которому почву называют геохимическим фильтром, который крепко удерживает катионы тяжелых металлов, препятствуя их поступлению в подземные воды).

Следовательно, стойкость почвы зависит от:

- рН почве;

- содержимому гумуса;

- водоемкости и водопроницаемости;

- гидрологического режима;

- типа почвы;

- химической природы загрязнителя;

- группировок растений, животных и микроорганизмов, которые усваивают, обезвреживают, концентрируют или рассеивают химические загрязнители, которые попали в почву.

Техногенные вещества разделяют в зависимости от объекта, на который направлено их действие, на активные вещества, способные влиять на кислотно-основные или окислительно-восстановительные условия в почвах (кислоты, луга, карбонаты; катионы тяжелых металлов, что в грунтовых растворах гидролизуют, изменяя рН среды, гідрогеносульфур, метан); биохимически активные вещества, которые непосредственно действуют на живые организмы (пестициды, поверхностно-активные вещества, тяжелые металлы, діоксини).

Рассмотрим основные загрязнители, пути их поступления в почву и действие.

Основные загрязнители почв

Минеральные удобрения. Для компенсации потерь минеральных веществ почвой с собранным урожаем и поддержания плодородия земель вносят удобрения - азотные, фосфорные и калийные. При их внесении не всегда учитывают химический состав гранта, агротехнические средства выращивания культуры, сроки и нормы внесения, которые приводят к накоплению их в почве и растениях, поступление в поверхностные воды со стоком. Азотные и фосфорные удобрения способствуют азотофикации, активируют деятельность грунтовых бактерий, актиномицетов, грибов, которые разрушают остатки растений и животных, формируя гумус.

Накоплению нитратов в растениях способствуют:

- высокие дозы азотных и органических удобрений;

- затенение в случае сгущение посевов;

- чрезмерная влажность и низкая температура, засуха;

- притеснение растений средствами защиты;

- ослабление растений в результате поражения вредителями и заболеваний.

Пестициды. Это сборное название средств для борьбы с сорняками, вредителями, грибковыми заболеваниями сельскохозяйственных культур и тому подобное. Некоторые вещества используют для одновременного дозревания урожая (ретардант, ауксин), сброса листьев перед сбором (дефолианты), борьбы с массовым размножением водорослей (альгициды). Больше всего их требуется во время выращивания риса, винограда, а также зерновых и овощных культур на поливных землях.

Отдельные пестициды стойкие в окружающей среде, способные к биоаккумуляции, токсичные для людей и животных (вызывают отравление, увечья, образования злокачественных опухолей).

Пестициды, которые используют в Украине, разделяют на три группы:

- препараты растительного, грибного и бактериального происхождения;

- неорганические препараты, в состав которых входят ферум, купрум и др.;

- синтетические органические препараты, которые содержат хлор, сульфур, фосфор.

Пестициды последней группы опаснейшие.

В 1983 году в России в сельском хозяйстве использовалось 25 кг химических удобрений на человека; количество новорожденных с генетическими отклонениями представляли 16,5% от общего числа (при 30% генетических нарушений популяции угрожает гибель).

Невзирая на пропаганду отказа от пестицидов, их производство растет. Эксперты ВОЗ считают, что использование пестицидов не привело к увеличению больных раком и влиянием пестицидов меньше, чем стрессов, выхлопов автотранспорта, сжигания мусора. С другой стороны, факты противоположны. О. Яблоков приводит факты, когда пестициды стимулируют распространение опасных вирусов. На Кубани, где вносят много пестицидов, дети до 14 лет болеют туберкулезом в полутора раза чаще, чем раньше.

Тяжелые металлы - условное название металлов, которые имеют плотность свыше 6 г на см3, относительную атомную массу свыше 50 а.о.м., большинство из которых токсично (цинк, кадмий, меркурий, хром, плюмбум, манган).

Источники поступления тяжелых металлов в почву:

- открытая добыча полезных ископаемых;

- выбросы металлургических заводов, мусоросжигательных фабрик, ТЕС;

- свалки отходов;

- атмосферные осадки, пожары.

Метали сравнительно легко накапливаются в почвах, но медленно и трудно удаляются из них. Период полуудаления металлов :

- цинку - до 500 лет;

- кадмию - до 1100 лет;

- купруму - до 1500 лет;

- плюмбуму - до нескольких тысяч лет.

Растения имеют разную стойкость к тяжелым металлам. Отдельные виды способны накапливать значительные их количества, выступая в роли геоиндикаторов. Эту способность используют и для очистки почв от катионов тяжелых металлов. Тяжелые металлы влияют и на грунтовые организмы, в нарушение существующего равновесия между видами в результате их разной чувствительности к загрязнению почвы. Самые стойкие к тяжелым металлам некоторые бактерии и микроскопические грибы.

Нефтепродукты и нефть попадают в почву:

- во время добычи нефти и природного газа;

- в случае аварий нефтепроводов;

- вместе со сточными водами и атмосферными осадками;

- во время работы техники на полях, смыв из поверхности автомагистралей, автомоек и транспортных предприятий.

Нефть при высоких концентрациях изолирует питательные вещества от корешей растений; делает грунтовую массу гидрофобной; при загустевании образует асфальтоподобную массу на поверхности почвы, которая усложняет обмен газами и водой между атмосферой и почвой. Нефть и нефтепродукты токсичны для жителей почвы. Однако в почве есть бактерии, грибы и другие организмы, способны избирательно разрушать те или другие компоненты нефти, используя их как источник карбона для создания биомассы. Нефть со временем разрушается; скорость этого процесса разная для разных компонентов.

Радионуклиды. Источники радиоактивных изотопов в почве:

- разработка месторождений урановых руд;

- испытание ядерного оружия;

- топливно-энергетический комплекс;

- отходы радиоактивных веществ;

- аварии на АЭС;

- потери во время переработки урановых руд.

Больше всего радионуклидов накапливают многолетние бобу и зернобобовые культуры, корнеплоды, щавель, смородина; из дикорастущих - черника, мята, зверобой, фиалка трехцветная.

Пути уменьшения поглощения радионуклидов растениями:

- внесение удобрений;

- насыщение почвы калием уменьшает поглощение цезию; известкование почв и увеличение концентрации кальция в грунтовом растворе снижает поступление изотопов стронция;

- внесение перегноя и минеральных удобрений с одновременным известкованием почв снижает содержимое радионуклидов в растительной продукции в 4-5 раз.

Кроме того, для очистки почв от радионуклидов используют растения, которые их поглощают в значительных количествах. В частности, подсолнухи за 10 дней вегетации вбирают из почвы 95% радиоактивных изотопов цезия и стронция. Растения сжигают, а схороняют, как радиоактивные отходы.