Загрязнение почвы
Почвенный покров - совокупность почв, покрывающих земную поверхность. В большинстве областей Земли толщина почвенного покрова, обеспечивающего получение большей части пищевых продуктов, составляет всего 150...300 мм. Около 75 % всех почв планеты имеют пониженную продуктивность из-за необеспеченности теплом и влагой. По данным Международной организации по вопросам продовольствия, общая площадь потенциально пригодных для земледелия почв составляет около 2,7 млрд га, из которых 1,5 млрд га уже обрабатываются, а для включения остальных 1,2 млрд га в сельскохозяйственное производство требуются большие материальные затраты.
Накопленные статистические данные показывают, что при существующей средней урожайности на каждого нового жителя планеты требуются для производства пищи 0,4...0,5 га и около 0,1 га на другие нужды.
В результате воздействия естественных и антропогенных причин происходит деградация почвенного покрова, т. е. постепенное ухудшение свойств почв, вызываемое изменением условий почвообразования в результате естественных причин (например, наступления лесов или сухой степи на черноземы) или хозяйственной деятельности человека (неправильная агротехника, загрязнение и т. п.) и сопровождаемое уменьшением содержания гумуса, разрушением почвенной структуры и снижением плодородия.
Изменение естественных условий почвообразования. Наиболее интенсивно изменяются естественные условия почвообразования из-за опустынивания. Под опустыниванием понимают уменьшение или уничтожение биологического потенциала земель, которое в итоге может привести к возникновению условий, аналогичных условиям пустыни. Различают две формы опустынивания
- дезертификацию, т. е. расширение ареала пустыни, и
- дезертизацию, т. е. углубление процесса опустынивания в конкретном регионе.
Наиболее типичным примером дезертификации является изменение площади, занимаемой пустыней Сахара. С 1980 по 1984 гг., по данным НАСА, пустыня Сахара расширила свои размеры с 8,80 до 10,01 млн км2, далее наступил процесс отступления и в 1990-г она занимала пространство в 9,63 млн км2.
Уменьшение содержания гумуса. Гумус - органическое вещество почвы, образуемое в результате разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности организмов.
Гумус содержит основные элементы питания растений, в связи с чем почвы, богатые гумусом, обладают высоким плодородием. Уменьшение содержания гумуса в почве ведет к снижению их плодородия и в итоге к опустыниванию.
Основная причина уменьшения содержания гумуса в почве - приемы искусственного повышения плодородия почв (внесение минеральных и др. удобрений, мелиорация и т. п.). По данным агрохимического обследования 16,5 млн га российских пашен имеют очень низкое содержание гумуса, а 21 млн га - низкое. «Питательность» черноземов центральных областей России за последние 100 лет снизилась почти вдвое. В ближайшие годы, если не будут изменены методы земледелия, уменьшение запаса гумуса в почвах может привести к необратимым изменениям почвенного плодородия.
Основными и наиболее опасными загрязнителями почв являются пестициды, нитраты, тяжелые металлы, фтор и радионуклиды.
Пестицид - химическое соединение, используемое:
- для регуляции роста и развития растений (ауксины, гибериллины, ретарданты),
- для удаления листьев растений (дефолианты);
- для уничтожения растений на корню (десиканты);
- для удаления цветов и завязей (дефлоранты);
- для отпугивания животных (репелленты) или их привлечения (аттрактанты) и стерилизации (хемостерилизаторы),
- для уничтожения эктопаразитов животных и борьбы с переносчиками опасных заболеваний.
В качестве пестицидов в настоящее время разрешено использование 280 биологически активных компонентов различных химических классов, на базе которых разработано более 600 препаратов. При обработке земельных участков путем их опрыскивания пестицидами снос последних за пределы обрабатываемых площадей составляет 50...60 % от их вносимого количества, а при использовании авиации - 75 %.
Пестициды разлагаются очень медленно и наиболее интенсивно накапливаются в овощах, затем в растительных маслах, фруктах и ягодах, меньше - в мясе, яйцах и молоке.
Наиболее подвержены воздействию пестицидов дети в возрасте до 14 лет. Установлена сильная корреляционная связь между биологически активными компонентами пестицидов и вызываемыми ими заболеваниями. Так, частота заболеваний детей хроническим фарингитом обусловливается только хлорорганическими препаратами, а вирусным гепатитом - гербицидами. В зонах интенсивного применения пестицидов у взрослого населения также обнаруживается тенденция к росту заболеваемости, но они менее выражены и имеют свои особенности. Так, заболеваемость среди тепличниц и механизаторов-химизаторов превышает среднюю по сельскому хозяйству в 2,1...3,3 раза. Средняя продолжительность жизни мужчин механизаторов-химизаторов - 56 лет.
Пестициды отрицательно влияют на экосистемы любого уровня и на здоровье человека. Поэтому их следует использовать строго по назначению в минимально необходимом количестве и лишь там, где химические средства защиты нельзя пока заменить биологическими.
Удобрение - вещество (или агент), создающее при внесении в почву условия для ускоренного роста и развития растений и микроорганизмов. Различают минеральные и органические удобрения.
Минеральное удобрение - добытое из недр или промышленно полученное химическое соединение, содержащее в большом количестве один или несколько основных элементов питания растений (азот, фосфор, калий), важные для жизни растений микроэлементы (медь, бор, марганец и др.), а также естественные продукты типа извести, гипса, золы и т. п., способные улучшить химические или структурные характеристики почвы.
Органическое удобрение - перегной, торф, навоз, птичий помет, фекалии животных, компосты и т. п., используемые для повышения плодородия почвы или способствующие развитию полезной микрофлоры почв.
Низкая культура земледелия, а также внесение удобрений в почву с помощью устаревшей техники предопределяют, что только 10...15 % их достигает растений, а остальные загрязняют окружающую среду.
В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства и увеличением количества вносимых азотных удобрений проблема нитратов (соли азотной кислоты НNО3) и нитритов (соли азотистой кислоты НNО2) приобрела серьезное значение, поскольку они не только отрицательно воздействуют на организм людей, но и приводят к заболеваниям и даже гибели сельскохозяйственных животных. Наиболее интенсивно накапливают нитраты кабачки, свекла столовая и огурцы. По этой причине почти шестая часть плодоовощной продукции содержит нитраты в количествах, превышающих ПДК. А от уровня содержания нитратов в продуктах питания напрямую зависит онкологическая и аллергическая заболеваемость, которая в России за последние годы резко возросла.
Допустимая суточная доза нитратов, содержащихся в основных продуктах питания, для взрослого человека в России - 325 мг, в то время как по рекомендации ВОЗ она не должна превышать 220 мг. Установлено, что потребление животными корма с содержанием нитратов более 1 % его сухой массы приводит к их гибели.
В отличие от развитых стран в России применяют удобрения, содержащие, помимо питательных для растений веществ, большое количество балластных и довольно часто токсичных примесей. Так, установлено, что содержание стронция в некоторых удобрениях в 100 раз превышает значения, регламентированные, например, американскими стандартами. Попадание стронция и его солей в организм человека вызывает «уровскую болезнь», которой страдают только жители долины реки Ура в Забайкалье, поскольку в ее воде довольно много солей стронция. При потреблении этой воды соли кальция в костях замещаются солями стронция, которые быстро вымываются из организма человека. В результате кости становятся мягкими, изгибаются и у людей появляются специфические уродства.
Тяжелые металлы (плотностью более 4,5 г/см3) при повышенной концентрации становятся опасными для человека. По степени опасности различают три их класса (табл. 9.2).
К классу I относятся мышьяк, кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк; к классу II - кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма; к классу III -ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций.
При попадании в организм человека тяжелые металлы начинают накапливаться в почках и печени. Специфика источников загрязнений почв тяжелыми металлами в различных условиях приведена в табл. 9.2.
Коэффициент концентрации химического элемента определяется отношением его реального содержания в почве (Сi) к фоновому (Сф):
Kc = Сi / Сф.
Таблица 9.2. Специфика источников загрязнения
| Источники загрязнения | Производство | Коэффициент концентрации | |
| более 10 | от 2 до 10 | ||
| Цветная металлургия | цветных металлов непосредственно из руд и концентратов | Свинец, цинк, медь, серебро | Олово, висмут, селен, мышьяк, кадмий, сурьма, ртуть |
| Вторичная переработка цветных металлов | Свинец, цинк, медь, олово | Ртуть | |
| твердых и тугоплавких цветных металлов | Вольфрам | Молибден | |
| титана | Свинец, цинк, медь, серебро, бор | Титан, марганец, молибден, олово, ванадии | |
| Черная металлургия | легированных сталей | Кобальт, молибден, висмут, вольфрам, цинк | Свинец, кадмий, хром |
| Железорудное | Свинец, серебро, мышьяк | Цинк, вольфрам, кобальт, ванадий | |
| Машиностроительная и металлообрабатывающая промышленность | Термическая обработка металлов (без литейных цехов) | Свинец, цинк | Никель, хром, ртуть, олово, медь |
| Машиностроительная и металлообрабатывающая промышленность | свинцовых аккумуляторов и приборов для электротехнической и электронной промышленности | Свинец, никель, кадмий | Сурьма, свинец, цинк, висмут |
| Химическая промышленность | суперфосфатных удобрений | Стронций, цинк, фтор | Медь, хром, мышьяк, итрий |
| пластмасс | - | Медь, цинк, серебро | |
| Промышленность строительных материалов | цемента (при использовании отходов металлургии возможно накопление в почвах также других металлов) и бетонных изделий | Ртуть, стронций, цинк | |
| Твердые бытовые отходы крупных городов, используемые в качестве удобрений | Свинец, олово, медь, серебро, сурьма, цинк, кадмий | Ртуть | |
| Осадки канализационных сточных вод | Свинец, олово, медь, хром, цинк, кадмий, ванадий, никель | Ртуть, серебро | |
| Загрязненные поливочные воды | — | Свинец, цинк | Медь |