Плодородие, нормирование загрязнений почв


Плодородие земли и почвы

Одна из глобальных экологических проблем — резкий рост населения на планете. Причем на каждого сытого человека приходится другой, которому едва удается себя прокормить, и третий, который недоедает изо дня в день. А ведь каждый час население увеличивается более чем на 7500 человек. Главным средством сельскохозяйственного производства является земля — важнейшая часть окружающей среды, характеризующаяся пространством, рельефом, климатом, почвенным покровом, растительностью, водами.

Современный земельный фонд во всем мире характеризуется следующими данными (%): пахотные земли— 10, луга и пастбища — 20, леса — 30, прочие земли, включая ледники, пустыни, тундры и т.п., — 40. Рост населения на земле диктует необходимость увеличения пахотных земель и их плодородия для получения продуктов питания, но на практике получается обратное. За период своего развития человечество потеряло из-за водной, ветровой эрозии и других разрушительных процессов почти 2 млрд. га продуктивных земель. Это больше, чем в настоящее время находится под пашнями и пастбищами. Темпы современного опустынивания, по данным ООН, составляют около 6 млн. га в год. Если такой процесс не остановить, то к концу тысячелетия планета утратит до трети земель, которыми люди располагали в 70- х годах. Потери не обходят стороной и Россию. Только в результате водохозяйственных мероприятий за последние 25 лет потеряно примерно 2% пахотных земель и пастбищ, а около 6% их находится в критическом состоянии.

Разработанная в 50—60-х годах концепция затопления земель при строительстве гидростанций привела к потере около 12 млн. га лучших пахотных земель и лугов. Одним из главных компонентов земли, обусловливающих ее плодородие, являются почвы. Под почвой понимается естественно-. Историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов и имеющее специфические генетико-морфологические свойства и признаки, создающие условия для роста и развития растений. Почва формируется в естественных условиях со скоростью 0,4 см в год, или 12,5 т/га в год. Почва состоит из минеральных, органических, органоминеральных соединений, воды, воздуха, солей и гумуса (перегноя) — основы плодородия почв. В черноземе содержание гумуса составляет 4—9%, в других почвах 1—4%.

Количество и качество гумуса оказывают влияние на водный, воздушный, тепловой режим почв, их физические и физико-химические свойства. В последнее время на больших площадях из-за уменьшения содержания гумуса снижается продуктивность почв. Только за последние 20 лет его запасы сократились на 25—30%, а ежегодные потери в целом по Российской Федерации составляют примерно 82 млн. т. По данным агрохимического обследования, в России 16,5 млн. га пашни характеризуются очень низким содержанием гумуса, 21 млн. га — низким. Гумусированность черноземов центральных черноземных областей за последние 100 лет снизилась почти вдвое — от 9—12% до 4—9% и ниже. Ежегодные потери гумуса в черноземах составляют в среднем 0,5—1,0 т/га. Плодородие почв сохраняется благодаря поддержанию определенных свойств, которые подразделяются на следующие группы: аэрофизические и технологические (влажность, пористость, водопроницаемость, плотность); физико-химические (водородный показатель — рН, солоноватость, насыщенность основаниями, состав катионов); агрохимические и химические (процент гумуса, азота, фосфора, калия, карбонатов); растительные; санитарные.

Загрязнение земель и почв

В результате антропогенного воздействия земли и почвы загрязняются, что приводит к снижению их плодородия, а в некоторых случаях к выводу их из сферы землепользования. Под загрязнением понимается насыщение поверхностных слоев земли физическими, химическими и биологическими компонентами, которые отрицательно влияют на окружающую природную среду и плодородие почв. Источниками загрязнения земли служат промышленность, транспорт, энергетика, химические удобрения, хозяйственно-бытовые отходы и другие виды деятельности людей. Загрязнение земель происходит через сточные воды, воздух, в результате непосредственного воздействия физических, химических, биологических факторов, вывозимых и сбрасываемых на земли отходов производства. Виды антропогенных воздействий на почву, приводящих к изменению ее плодородия

Вид воздействия Основные изменения в почвах
Ежегодная вспашка Усиление взаимодействия с атмосферой, ветровая и водная эрозия, изменение численности почвенных организмов
Сенокошение, уборка урожая Уменьшение некоторых химических элементов, усиление испарения
Выпас скота Уплотнение почвы, уничтожение скрепляющей почву растительности, возникновение эрозии, обеднение почвы рядом химических элементов, иссушение, удобрение навозом, биологическое загрязнение (разложение трупов)
Выжигание старой травы (сорняков) Гибель почвенных организмов в поверхностных слоях, усиление испарения
Орошение При неправильном поливе происходит заболачивание и засоление почв
Применение ядохимикатов и гербицидов Гибель ряда почвенных организмов, изменение почвообразовательного процесса, накопление некоторых опасных для живых организмов ядов (от отравления пестицидами в мире ежегодно погибает 14 тыс. человек, а у 700 тыс. человек ухудшается здоровье)

Анализ данных таблицы показывает, что каждое искусственное вмешательство в естественные процессы почвообразования приводит к изменениям, которые могут иметь положительный и отрицательный эффект. Уровень загрязнения почвы классифицируется на фоновый, локальный, региональный, глобальный. Фоновым принято считать содержание загрязняющих веществ в почве, соответствующее или близкое к ее природному составу. Локальным считается загрязнение почвы вблизи одного или нескольких источников загрязнений.

Региональное загрязнение возникает вследствие переноса загрязняющих веществ на расстояние не более 40 км от техногенных и более 10 км от сельскохозяйственных источников загрязнения. Глобальное загрязнение почвы создается вследствие дальнего переноса загрязняющего вещества на расстояние более 1000 км от любых источников загрязнения. Наибольшую опасность для почв представляют химические загрязнения, эрозия и засоление.

По степени опасности химические вещества подразделяются на три класса: класс 1 — вещества высокоопасные; класс 2 — вещества умеренно опасные; класс 3 — вещества малоопасные. Класс опасности устанавливается по показателям. Отнесение веществ к классам опасности проводится в соответствии с ГОСТ 17.4.1.02—83. Так, мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бензапирен относятся к веществам класса 1; бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром — к классу 2; барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций — к классу 3. По степени загрязнения почвы подразделяют на сильнозагрязненные, среднезагрязненные, слабозагрязненные. В сильнозагрязненных почвах количество загрязняющих веществ в несколько раз превышает ПДК.

Они имеют низкую биологическую продуктивность и существенное изменение физико-химических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание химических веществ в выращиваемых культурах превышает норму. По степени устойчивости к химическим загрязнениям и характеру ответной реакции почвы подразделяют на очень устойчивые, среднеустойчивые, малоустойчивые. Степень устойчивости почв к химическим загрязнениям характеризуется такими показателями, как гумусное состояние почв, кислотно-основные свойства, окислительно-восстановительные свойства, катионообменные свойства, биологическая активность, уровень грунтовых вод, доля веществ, находящихся в растворенном состоянии.

При оценке устойчивости почв к химическим загрязнениям учитывают показатели, характеризующие краткосрочные (2—5 лет) и долгосрочные (5—10 лет) изменения почв и показатели ранней диагностики развития изменений в почвах. Краткосрочные изменения свойств почв диагностируются по динамике влажности, величине водородного показателя рН, составу почвенных растворов, дыханию почв, содержанию питательных веществ. Долгосрочные изменения свойств почв диагностируются по содержанию и запасу гумуса, отношению углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, по обеднению почв из-за эрозии, общей щелочности, кислотности, по содержанию солей.

Нормирование загрязнений почв и их влияние на здоровье людей

В минеральной части почв присутствуют кремний, алюминий, железо, медь, калий, кальций, марганец, фосфор, сера и другие элементы (всего более 47).

Как правило, химические элементы в почве находятся в окисленном состоянии или в виде солей угольной, серной, фосфорной, соляной и других кислот. Органическая составляющая почв представляет собой продукты распада животного и растительного происхождения (гумус), а также белки, углеводы, органические кислоты, жиры, дубильные вещества и др. В почвах находится большое количество живых организмов, играющих важную роль в процессе почвообразования. Из почвы химические вещества в определенных количествах переходят в растения, а из растений с пищей попадают в организм животных и человека.

Микроэлементы играют важную роль в развитии растительного и животного мира, в том числе и человека. Недостаток и избыток микроэлементов в почве приводят к нарушению обменных процессов не только у травоядных, но и у плотоядных животных и в организме человека. Заболевания, связанные с недостатком или избытком микроэлементов, называются эндемическими. Почвы способны накапливать радиоактивные вещества, которые поражают живые организмы, а попадая с пищей в организм животных и человека, приводят к заболеваниям. Наиболее распространено загрязнение почв канцерогенами типа полициклических ароматических углеводородов. Основные источники канцерогенных загрязнений — выхлопные газы двигателей тепловозов, автомобилей, строительных машин, самолетов, а также выбросы котельных и промышленных предприятий. Загрязнение почв канцерогенами отмечается на расстоянии до 5 км от дорог и источников выбросов утвержденные Минздравом СССР. При этом под предельно допустимым количеством загрязняющих почву веществ (ПДК) понимается массовая доля загрязняющего почву химического вещества (мгУкг), не вызывающая прямого или косвенного влияния (включая отдаленные последствия) на окружающую среду и здоровье человека.

Одновременно с нормированием химических веществ в почве были разработаны теоретические и методологические основы нормирования количества пестицидов, тяжелых металлов, нефтепродуктов, органических соединений и микроэлементов.

Нарушение и рекультивация земель

Нарушение земель происходит при изыскательских работах, добыче и переработке ископаемых, при строительстве предприятий и дорог. Оно вызывает изменение почвенного покрова, гидрологического режима, образование техногенного рельефа и другие качественные изменения. Нарушенные земли утрачивают свою первоначальную ценность, отрицательно влияя на окружающую среду. При различных земляных работах верхние плодородные слои, содержащие гумус, подлежат снятию и последующему использованию на малопригодных и рекультивируемых землях. Нарушенные земли подлежат рекультивации, под которой понимается комплекс работ, направленных на восстановление их продуктивности и народнохозяйственной ценности, а также улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества. Рекультивация — составная часть технологических процессов восстановления нарушенных земель. На работы по рекультивации составляется проект, при разработке которого учитывают природные условия района, расположение нарушенного участка, перспективы развития района, состояние земель на начало рекультивации, использование рекультивированных земель, выбор смешиваемых земель, силы, средства и время на рекультивацию, сроки использования рекультивированных земель, кроме того предусматривается охрана окружающей среды от пыли. Важнейшим этапом рекультивации является землевание — комплекс работ по снятию, транспортировке и нанесению плодородного слоя почвы и потенциально-пригодных пород на рекультивируемые участки земли. Основная характеристика землевания — величина наносимого на рекультивированную землю плодородного слоя, который определяется исходя из предназначения участка, особенностей природной зоны, экономических возможностей и др. Землевание может быть сплошным и выборочным, обычным и комбинированным. Обычное землевание проводят в один прием без перемешивания основных и наносимых почв. Комбинированное землевание осуществляют в два этапа: нанесение плодородного слоя толщиной 10—15 см и перемешивание его с улучшаемой почвой или породой; повторное нанесение плодородного слоя почвы до запроектированной нормы.



Реклама