Загрязнение почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загрязнение почвы

Понятие почвы

Почва - поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов.

Глобальные функции почвы

Литосферные:

· Биохимическое преобразование верхних слоев литосферы

· Источник веществ для образования минералов, пород, полезных ископаемых

· Защита от ускоренной эрозии и рельефообразующая функция

· Передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие части литосферы

Атмосферные:

· Поглощение и отражение солнечной радиации

· Фактор влагооборота и газового режима атмосферы

· Источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу

Гидросферные:

· Трансформация поверхностных вод в грунтовые

· Участие в формировании речного стока

· Фактор биологической продуктивности рек и водоемов

· Сорбционный, защищающий от загрязнений барьер акваторий

Биосферные:

· Среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши

· Связующее звено биологического и геологического круговоротов

· Защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы

· Фактор биологической эволюции

Почва выполняет две основные функции, которыми обусловлена возможность жизни на Земле:

1. Производство органического вещества, в том числе сельскохозяйственных культур;

2. Минерализация отмерших органических остатков. В наше время почва стала еще и биологическим фильтром, поглощающим и обезвреживающим (утилизирующим) промышленные и коммунально-бытовые отходы.

Территория земли - это основа жизни человека, жизненное пространство, на котором человечество возникло, развивается, где протекает его деятельность. Без земли, без территории, нет и не может быть взаимодействия людей, составляющих общество, и самой их жизни. Захват чужой земли - главная цель войн и других насильственных действий, а случаи изгнания народов со своей земли, которые знает история, ведут к истреблению людей и гибели нации. Земля является необходимой материальной предпосылкой процесса труда, одним из его важнейших вещественных факторов, выступает главным средством производства в ряде отраслей народного хозяйства и, в первую очередь, в сельском и лесном хозяйстве. Особое направление использования земли - это эксплуатация ее недр. почва литосфера эрозия

Эрозия почвы

Эрозия - разрушение, размыв горных пород и почв текучими водами. Один из основных факторов формирования рельефа земной поверхности. Состоит из механического размыва почв и горных пород (собственно эрозия), химического растворения слагающего их материала (коррозия) и шлифовки дна русла водотока твердыми обломками пород, переносимых рекой (корразия). Размеры водной эрозии зависят от массы воды, переносимой потоком, и скорости его течения. Эрозия возрастает при увеличении объема и укрупнении размеров взвешенных и влекомых наносов. Различают склоновую эрозию, вызываемую совокупной деятельностью талых и дождевых вод на всей поверхности склона, что приводит к его выравниванию и снижению, и линейную - овражную эрозию, интенсивно проявляющуюся на ограниченных участках местности и усиливающую их расчлененность. Между склоновой и линейной эрозией существуют промежуточные виды эрозии, в результате которых на склонах возникают зачаточные эрозионные ложбины - делли. В дальнейшем при развитии регрессивной, или пятящейся, эрозии формируются овраги, балки, долины и другие линейно вытянутые отрицательные формы рельефа. В пределах днищ речных долин русло и пойма активно развиваются под воздействием боковой и глубинной эрозий.

В результате длительного проявления эрозионной деятельности в условиях спокойного тектонического режима происходит общее, хотя и не равномерное понижение местности. Наиболее низкие отметки, до которых в данном районе проявляется эрозия, соответствуют местному базису эрозии. Общим базисом эрозии является уровень Мирового океана. По интенсивности проявления эрозионных процессов различают происходящую в нормальных условиях нормальную эрозию, при которой снос почв не превышает темпа почвообразования и не отмечается существенного разрушения почвенно-растительного покрова, и ускоренную эрозию, вызываемую главным образом нерациональным ведением хозяйства, а также естественными причинами, например сильными и продолжительными ливнями, и приводящую к необратимым изменениям почвенно-растительного покрова. Больших размеров эрозия достигает в засушливых районах с разряженной растительностью, где в процессе массированного выпадения осадков, рыхлых поверхностных отложений и сильно выветрелых горных пород формируется в основной эрозионный рельеф холмов и бедленд. В широком понимании эрозия - это совокупность всех процессов, приводящих к разрушению земной поверхности. В связи с этим говорят о ветровой, морской, снеговой, пастбищной других видах эрозии.

Причины эрозии

Для устойчивого развития человеку необходимо осознать свое отрицательное воздействие на почву и принять меры по снижению этого воздействия.

Увеличение численности человечества приводит к более интенсивному землепользованию. Характер деятельности человека весьма разнообразен, и условно можно выделить следующие аспекты:

§ Сельское и лесное хозяйство;

§ Разнообразное строительство;

§ Горнотехнические мероприятия.

Сельское и лесное хозяйство включает земледелие, скотоводство, осушение заболоченных территорий, орошение, обводнение земель, распашку целины, вырубку лесов и др. Разнообразное строительство также уменьшает количество пахотных земель - строительство крупных водохранилищ, каналов, плотин, ГЭС, промышленных комплексов, городов, железных дорог, населенных пунктов, коммуникаций. Горнотехнические мероприятия, такие, как разработка и эксплуатация минерального сырья, добыча полезных ископаемых, в том числе нефти и подземных вод, также изымают большие территории пахотных земель из природных и агроэкосистем. В результате разрушения природных экосистем происходит потеря почвы.

Самое разрушительное влияние на почву оказывает эрозия.

Выпахивание увеличивает эрозию почвы, уменьшает ее влагоудерживающую способность, инфильтрация и аэрация также уменьшаются.

Перевыпас уничтожает травяной покров. За счет указанных действий произошло опустынивание 61% плодородных земель засушливых районов, в частности: в Южной Африке - 80%, Западной и Южной Азии - 82-83%, азиатской части бывшего СССР - 55% и т. д. Ежегодно превращается в пустыню 6 млн га природных почв.

Сведение лесов. Лесной покров особенно эффективно предохраняет почву от эрозии и удерживает почвенную влагу, так как принимает на себя удары дождевых капель и позволяет впитываться в рыхлый, пахотный слой почвы, покрытый опалом. Кроме этого леса эффективно усваивают элементы питания, освобожденные при разложении детрита, т. е, рециркулируют их. Следовательно, вырубка леса не только приводит к эрозии почвы, но и обедняет ее биогенный состав. Сведение лесов происходит по трем основным причинам: освоение новых территорий под сельскохозяйственные угодья, получение древесины для строительства и бумажной промышленности, использование в качестве топлива.

К потере почвы приводит и ее орошение - искусственное снабжение водой пахотных земель. Орошение приводит к существенному увеличению сельскохозяйственной продукции в регионах, где осадков выпадает недостаточно, но часто приводит к засолению почвы (т. е. солености почвы, выходящей за пределы устойчивости растений), поскольку даже очень хорошая поливная вода содержит солей 500--600 мг/л. При испарении воды из почвы и транспирации через листья растений растворенные в воде соли остаются в почве. 30% орошаемых земель уже засолены. Засоление почвы приводит к ее опустыниванию. Одной из причин падения богатейшей когда-то Римской империи было засоление и опустынивание ранее богатых пахотных земель.

Другая беда - ветровая эрозия, вызываемая пыльными бурями. Ветер поднимает тучи пыли, почвы, песка, мчит их над широкими степными просторами, и все это оседает толстым слоем на землю и поля. Иногда наносы бывают до 2-3 м высотой. Дороги, деревья, крыши домов - все под слоем пыли. Гибнут посевы и сады. Ветер выдувает слой почвы на 16-25 см, поднимает ее на высоту 1-3 км и переносит на огромные расстояния. Не раз уже фиксировался перенос пыльных бурь с Африканского континента на Американский. После пыльной бури, разразившейся на Северном Кавказе и в Восточной Украине, частицы почвы были обнаружены на снегу Финляндии, Швеции, Норвегии. В нашей стране пыльные бури наиболее часто поражают Нижнее Поволжье и Северный Кавказ.

При интенсивной эрозии промоины, рытвины, овраги превращают сельскохозяйственные угодья в неудобные земли, затрудняют обработку полей. Смываемый слой почвы выносится в реки и водоемы, вызывает их заиливание.

В настоящее время эрозия почвы набирает силу, поскольку рост населения и экономические трудности заставляют людей вырубать леса, распахивать склоны гор и малопригодные засушливые территории, использовать методы интенсивного земледелия, которые ненадолго повышают урожай за счет дополнительной эрозии.

Виды загрязнения почвы

Под загрязнением почв понимают увеличение концентраций содержащихся в почве веществ выше предельно допустимого уровня, а также появление в почвах любых количеств несвойственных им веществ, признанных вредными. Различают шесть степеней загрязнения почв (0-5) по признаку снижения их продуктивности, количества производимой биомассы, а по видам загрязнений различают четыре класса веществ-загрязнителей: физические, химические, биологические и радиоактивные.

Мусор и отходы

Городские свалки промышленного и бытового мусора занимают большие площади. В составе мусора могут оказаться ядовитые вещества, такие, как ртуть или другие тяжелые металлы, химические соединения, которые растворяются в дождевых и снеговых водах и затем попадают в водоемы и грунтовые годы. Могут попасть в мусор и приборы, содержащие радиоактивные вещества.

Для уменьшения отрицательного влияния промышленных свалок на экологические условия города, мусор сортируют по степени вредности. Наиболее вредные отходы вывозят далеко за пределы города и там хранят в бетонированных мусоросборниках. Многие ядовитые отходы с развитием технологии могут стать сырьем для дальнейшей химической переработки. Бытовой мусор и часть отходов химических предприятий поступают на мусороперерабатывающие заводы, где мусор сжигается при высоких температурах.

Поверхность почвы может быть загрязнена золой, оседающей из дыма ТЭЦ, работающих на угле, предприятий по производству цемента, огнеупорного кирпича и т.д. Для предотвращения этого загрязнения на трубах должны быть установлены специальные пылеуловители.

Количество накапливающегося мусора постоянно растет. Сейчас его на каждого горожанина приходится от 150 до 600 кг в год. К сожалению, не весь мусор оказывается на перерабатывающих заводах, большая часть попадает на свалки вследствие чего оказывается в почве.

Для того чтобы в природной среде разложилась бумага, требуется от двух до десяти лет, консервная банка - более 90 лет, фильтр от сигареты - 100 лет, полиэтиленовый пакет - более 200 лет, пластмасса - 500 лет, стекло - более 1000 лет.

Попадание мусора в почву грозит серьезными последствиями. Из-за некоторых видов мусора растения растут хуже или вообще перестают расти, почвы перестают быть плодородными. После загрязнения почвы, по цепочке, идет загрязнение или отравление всех живых организмов, что может грозить исчезновением каких-либо видов.

Тяжелые металлы

Металлургические предприятия ежегодно выбрасывают на поверхность земли более 150 тыс. тонн меди, 120 тыс. тонн цинка, около 90 тыс. тонн свинца, 12 тыс. тонн никеля, 1,5 тыс. тонн молибдена, около 800 тонн кобальта и около 30 тонн ртути. На 1 грамм черновой меди отходы медеплавильной промышленности содержат 2,09 тонн пыли, в составе которой содержится до 15% меди, 60% окиси железа и по 4% мышьяка, ртути, цинка и свинца. Отходы машиностроительных и химических производств содержат до 1 тыс. мг/кг свинца, до 3 тыс. мг/кг меди, до 10 тыс. мг/кг хрома и железа, до 100 г/кг фосфора и до 10 г/кг марганца и никеля. В Силезии вокруг цинковых заводов громоздятся отвалы с содержанием цинка от 2 до 12% и свинца от 0,5 до 3%, а в США эксплуатируют руды с содержанием цинка 1,8%.

С выхлопными газами на поверхность почв попадает более 250 тыс. тонн свинца в год; это главный загрязнитель почв свинцом.

Тяжелые металлы попадают в почву вместе с удобрениями, в состав которых они входят как примесь, а также и с биоцидами.

Техногенное поступление металлов в почву, закрепление их в гумусовых горизонтах в почвенном профиле в целом не может быть равномерным. Неравномерность его и контрастность прежде всего связана с плотностью населения. Если считать эту связь пропорциональной, то 37,3% всех металлов будет рассеяно всего лишь в 2% обитаемой суши.

Распределение тяжелых металлов по поверхности почвы определяется многими факторами. Оно зависит от особенностей источников загрязнения, метеорологических особенностей региона, геохимических факторов и ландшафтной обстановке в целом.

Всевозрастающее внимание к охране окружающей среды вызвал особый интерес к вопросам воздействия на почву тяжелых металлов.

С исторической точки зрения интерес к этой проблеме появился с исследованием плодородия почв, поскольку такие элементы, как железо, марганец, медь, цинк, молибден и, возможно, кобальт, очень важны для жизни растений и, следовательно, для животных и человека.

Они известны и под названием микроэлементов, потому, что необходимы растениям в малых количествах. К группе микроэлементов относятся также металлы, содержание которых в почве довольно высокое, например, железо, которое входит в состав большинства почв и занимает четвертое место в составе земной коры (5%) после кислорода (46,6%), кремния (27,7%) и алюминия (8,1%).

Все микроэлементы могут оказывать отрицательное влияние на растения, если концентрация их доступных форм превышает определенные пределы. Некоторые тяжелые металлы, например, ртуть, свинец и кадмий, которые, по всей видимости, не очень важны для растений и животных, опасны для здоровья человека даже при низких концентрациях.

До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющие эти растения. Кроме того, тяжелые металлы могут быть загрязнителями растений и водоемов в результате использования сточных ила вод. Опасность загрязнения почв и растений зависит: от вида растений; форм химических соединений в почве; присутствия элементов противодействующих влиянию тяжелых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения; от процессов адсорбции и десорбции; количества доступных форм этих металлов в почве и почвенно-климатических условий. Следовательно, отрицательное влияние тяжелых металлов зависит, по существу, от их подвижности, т.е. растворимости.

Следует отметить усиление токсичности тяжелых металлов при их совместном воздействии на живые организмы в почве. Совместное воздействие цинка и кадмия оказывает в несколько раз более сильное ингибирующее действие на микроорганизмы, чем при такой же концентрации каждого элемента в отдельности.

Поскольку тяжелые металлы и в продуктах сгорания топлива, и в выбросах металлургической промышленности встречаются обычно в различных сочетаниях, то действие их на природу, окружающую источники загрязнения, бывает более сильным, чем предполагаемое на основании концентрации отдельных элементов.

Вблизи предприятий естественные фитоценозы предприятий становятся более однообразными по видовому составу, так как многие виды не выдерживают повышения концентрации тяжелых металлов в почве. Количество видов может сокращаться до 2-3, а иногда до образования моноценозов.

В лесных фитоценозах первыми реагируют на загрязнения лишайники и мхи. Наиболее устойчив древесный ярус. Однако длительное или высокоинтенсивное воздействие вызывает в нем сухостойкие явления.

Пестициды

Пестициды - ядохимикаты по борьбе с сорняками, с грибковыми болезнями растений и вредителями - широко применяются в сельском хозяйстве и сохраняют более 30% урожая. Применение пестицидов, прежде всего, направлено на уменьшение вредных организмов и повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Но они могут находиться в почве в значительных количествах. Одним из негативных результатов применения пестицидов в агроэкологическом аспекте есть возможность нарушения существующего равновесия численности видов в конкретных популяциях. В результате химических обработок погибают не только вредные организмы, но и много полезных видов. А исчезновение их из агроэкосистемы может привести к значительным изменениям в характере функционирования экосистемы в целом. Под воздействием пестицидов, может изменяться состав вредных насекомых и клещей, при этом на смену одних вредных организмов приходят другие.

По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде.

Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли. Важной экологической характеристикой пестицидов является их способность мигрировать в профиле грунта и создавать тем самым опасность загрязнения грунтовых вод. Персистентность пестицидов в почве зависит от применяемой дозы и формы их внесения, адсорбционной способности, повторности обработок, распределения препарата в почве, типа почвы, добавок к пестицидам разных веществ, его рН, температуры, влажности, комбинации пестицидов и тому подобное.

В процессе решения вопроса эффективного и безопасного для окружающей среды применения пестицидов реализуются разные подходы. Постоянно совершенствуется ассортимент пестицидов за счет включения к ним менее токсичных и персистентных препаратов, разрабатывают и внедряют в практику новые технологии и мероприятия, которые позволяют снизить содержание в объектах окружающей среды остатков недостаточно "экологических" за своими характеристиками пестицидов и их негативное влияние на агрофитоценозы, животных и людей.

Важную роль в снижении и предотвращении негативных последствий интенсивного применения пестицидов в земледелии играет контроль за содержимым их остатков в объектах окружающей среды, растениеводческой продукции, кормах и продуктах питания растительного происхождения. Учет результатов контроля над остатками пестицидов позволяет существенно снизить или устранить полностью негативные последствия применения пестицидов.

Для защиты почвы от загрязнения совершенствуют способы применения пестицидов. Для предотвращения нагромождения стойких пестицидов в почвах необходимо шире чередовать пестициды с учетом их персистентности дифференцирования для различных грунтово-климатических зон. Снизить фитотоксичность остатков гербицидов могут также внесенные в почву разные вещества, которые влияют на гербициды. Такое влияние, в частности, имеет активированный уголь. Использование его в дозе от 150 до 600 кг/гектара существенно снижает или полностью устраняет фитотоксичное действие остатков гербицидов. В последние годы значительно сократилось использование порохообразных препаратов, и увеличился ассортимент в виде эмульсии и смачиваемых порошков, которые применяются путем опрыскивания, а также препаратов, в виде гранул.

Микотоксины

Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.

Радиоактивные вещества

Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём.

Существенное значение в этом процессе имеют: форма соединений, в которых находятся радионуклиды, наличие в почве ионов, близких за химическими свойствами к радиоизотопам, рН среды, количество осадков, и некоторые грунтово-климатические условия. Да, из крутых склонов радионуклиды вместе с частицами почвы могут сноситься поверхностными стоками и накапливаться в низинах и водных источниках.

К радиоактивным элементам, которые могут загрязнять почву и является наиболее опасными принадлежат элементы с длительным периодом распада, такие как, например, Cs (50 лет) и Sr (27 лет).

В почве, особенно в ее верхнем горизонте, откуда они попадают в растения или животные, концентрируется наиболее опасный радиоактивный стронций 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. А также 137Cs (цезий-137),144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Поскольку эти радиоактивные элементы имеют длительный период распада, их последующая судьба в почве, проникновения в растения представляют интерес для здравоохранения людей.

Потенциальными источниками радиоактивного загрязнения могут быть аварии или несчастные случаи на атомных установках.

Заключение

Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности. Использование с этой целью продукции океана, гидропоники или искусственно синтезируемых веществ не может, по крайней мере, в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова - обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.

Почвенный покров - один из наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и человечества в целом. Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле за использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов.

Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений, именно поэтому антропогенное воздействие на почву, растение, на окружающую среду не должно превышать пределы, за которыми снижается производительность аргоэкосистемы, нарушается устойчивость и стабильность ее функционирования.

Размещено на Allbest.ru