Почва как важнейшая составляющая часть биосферы

    2.3. Аридизация почвы

    Аридизация  почвы — это сложный и разнообразный комплекс процессов уменьшения увлажненности обширных территорий и вызванного этим сокращения биологической продуктивности экологических систем «почва — растения». Проявления аридизации (от частых засух до полного опустынивания) на обширных территориях африки, юго-восточной и южной азии, ряда стран южной америки крайне обостряют проблемы продовольствия, кормов, воды, топлива, вызывают глубокие изменения экосистемы. Угодья, окаймлявшие пустыни, не выдерживают нагрузки и сами превращаются в пустыни, что приводит к ежегодной потере тысяч гектаров пригодных для сельского хозяйства земель. Процесс усугубляют и примитивное земледелие, нерациональное использование пастбищ и других сельскохозяйственных угодий, хищническая эксплуатация огромных территорий, которые возделываются без всякого севооборота или ухода за почвой [7].

    Опустынивание. Уменьшение или уничтожение биологического потенциала земли может привести к возникновению условий, аналогичных условиям пустыни. Особенно остро эта проблема стоит в калмыцком заповеднике черные земли. Основными причинами опустынивания стали увеличение площади подвижных песков, снижение продуктивности пастбищ, истощение местных источников водоснабжения. В период максимального опустынивания (в 1985 г.) Территория экологического бедствия в черных землях занимала площадь 3760 км2, окружающая ее территория — 8130 км2. В настоящее время площади эти уменьшились — соответственно до 2780 км2 и 6900 км2, что свидетельствует о стабилизации за последние десятилетия процессов экологической деградации. Эти положительные тенденции можно объяснить развитием фитомелиорации, сокращением нелегальной эксплуатации пастбищ, приостановкой неоправданного гидростроительства. Однако и сегодня большая часть территории черных земель остается разрушенной. Большинство ученых считают, что образование пустынь связано с вырубкой лесов и неразумным использованием пастбищ. Учащение засух и, следовательно, недородов, гибель растительности, разрушение почв на значительных территориях связаны между собой, зависят от общей тенденции аридизации суши и усугубляются отрицательными последствиями неразумной деятельности человека. 

    2.4. Деградация и загрязнение земель

    Деградация. Острейшей экологической проблемой в России является деградация земель. Ярким примером этого служит некогда славившиеся богатством кормового разнотравья черные земли прикаспия, раскинувшиеся на миллионы гектаров. Сейчас значительная их часть стала полупустыней, русло канала Волга — чаграй, строительство которого было прекращено несколько лет назад, являет картину удручающего экологического бедствия. В связи со строительством водохранилищ на реках площадь затопленных земель превысила 30 млн. Га. Все больше становятся площади подтопленных земель (в ставропольском крае, например, за последние десять лет они увеличились с 0,3 до 1,2 млн. Га.) В результате подъема вод каспийского моря затоплено и подтоплено 560 тыс. Га сельскохозяйственных угодий.

    Кислые  почвы на сельхозугодиях выявлены на 48,7 млн. Га, из них 37,1 млн. Га пашни. В лесостепной и центрально-черноземной зонах участились кислотные дожди, что вызывает деградацию почв и появление новых ареалов кислых почв. На 50% площади черноземов, ранее не требовавших известкования, этот прием становится необходим. Продолжаются процессы деградации, разрушения, и уничтожения почв в засушливых районах на юго-востоке европейской части России, где на месте некогда продуктивных пастбищ и земель теперь все большую площадь занимают барханные пески. Деградация пастбищных земель в тундре происходит в результате нарушения растительного покрова при освоении месторождений полезных ископаемых, неконтролируемого бездорожного проезда автотранспорта, перегрузок оленьих пастбищ скотом, проведения геологоразведочных работ. Все более опасный характер приобретает захламление и загрязнение земель несанкционированными свалками промышленных, бытовых, сельскохозяйственных и других отходов производств и потребления. Вокруг многих промышленных предприятий земли загрязнены токсичными веществами. В России выявлено 730 тыс. Га земель с чрезвычайно опасным уровнем загрязнения почв.

    Самыми  мощными источниками загрязнения почвенных покровов являются крупные комбинаты цветной металлургии. В прилегающих к ним землях зарегистрированы высокие уровни тяжелых металлов, относящихся к i классу опасности. Объясняется это прежде всего тем, что на горнодобывающих предприятиях отрасли все еще преобладает открытый способ добычи минерального сырья. В десятках городов вблизи металлургических предприятий в почвенном покрове обнаружены тяжелые металлы в количестве, равном или превышающем пдк. По суммарному индексу загрязнения почвенного покрова первое место занимает рудная пристань (приморский край), где расположен завод по выплавке свинца. Содержание здесь в почве свинца составляет 300 пдк. В белово (кемеровская область) содержание свинца в почвенном покрове достигает 50 пдк, в ревде (свердловская область) — 5 пдк. Возросло содержание тяжелых металлов в почвах московской области. Так, в горках ленинских концентрация в почве кадмия в 70—100 раз выше фонового, в районе серпухова — в 70 раз больше фонового. Превышение пдк подвижных форм свинца в 40 и более раз зафиксированы в почвах новосибирска, томска, марганца — новосибирска, томска, линево. Превышение пдк подвижных форм меди в 10 и более раз выявлено в почвах владивостока, касли, сухого лога, никеля — в ретте и сухом логе, цинка — в линево и сухом логе. Вокруг иркутского и братского алюминиевых заводов среднее содержание валовой формы фтора в почвах пятикилометровой зоны выше фонового уровня в 13 и 19 раз, максимальное — в 58 и 156 раз. Содержание водорастворимого фтора в почвах вокруг промышленных предприятий братска, шелехова, кировограда, новосибирска превышает пдк в 5—95 раз [4].

    В десятки раз превышает пдк загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами в местах, связанных с ее добычей, переработкой, транспортировкой и распределением. В иванове и томске максимальное содержание нефти превышает фоновый уровень в 9—56 раз, среднее — в 4—7 раз. Высокий уровень загрязнения почв отмечен на территории волгоградского нефтеперерабатывающего завода (нпз) и в радиусе 250 м вокруг него. Загрязнение нефтепродуктами вокруг новокуйбышевского нпз выявлено в радиусе 1 км. Нефтепродуктами пропитан слой почвы на глубине 0,5 м, так как загрязняющие вещества поступают с территории нпз вместе с естественным поверхностным стоком. Аэрокосмическая съемка, снежного покрова показала, что зона негативного воздействия комбината черной металлургии наблюдается на расстоянии до 60 км от источника загрязнения. Кроме того, увеличилось время содержания тяжелых металлов в почве. Так, в магнитогорске этот показатель составляет: по свинцу — 46 лет, по меди — 0,1 года, цинку — 0,5-1,7 года, никелю — 0,6 года, марганцу — 81 год, кобальту — 9,5 лет. Инфильтрация нефти и нефтепродуктов привела к образованию крупных подземных их залежей в ангарске, моздоке, туапсе, ейске, орле, новокуйбышевске, уфе, комсомольске-на-амуре и других городах [8].

    Система показателей, отражающих изменение процессов  почвообразования.

    Промышленные  и сельскохозяйственные загрязнения  изменяют свойства почвы и почвообразовательных процессов, снижают потенциальное плодородие, технологическую и питательную ценность сельскохозяйственной продукции и т.д. Для контроля, определения комплекса природоохранных мероприятий и прогноза потенциальной продуктивности почвы разработана единая система показателей, отражающих изменение процессов почвообразования и как следствие — свойств почвы. Система показателей позволяет анализировать состояние почвы (водно-физические, химические и биологические свойства) в условиях антропогенных загрязнений. Классификация почв учитывает влияние загрязняющих веществ на такие почвенные изменения, как:

а) продукции биомассы; 
б) хозяйственных частей урожаев;  
в) технологической ценности этих урожаев; 
г) питательной ценности урожаев;

д) ухудшение  санитарно-гигиенической ценности.

    По  степени устойчивости к загрязняющим веществам  почвы разделяют  на:

— очень устойчивые, 
— устойчивые, 
— среднеустойчивые, 
— малоустойчивые, 
— очень малоустойчивые. 
По степени чувствительности к загрязняющим веществам почвы разделяют на: 
— очень чувствительные, 
— чувствительные, 
— среднечувствительные, 
— малочувствительные, 
— устойчивые.

    Устойчивость  или чувствительность почв к загрязняющим веществам целесообразно определять в соответствии с:

а) содержанием  гумуса; 
б) качеством гумуса; 
в) биологической активностью;  
г) глубиной гумусового горизонта;  
д) содержанием фракции (механический состав почвы);  
е) частями глиностных минералов; 
ж) глубиной почвенного профиля. 

Глава 3. Охрана почв от загрязнения

    Почва - основной компонент наземных экосистем, который образовался в течение геологических эпох в результате постоянного взаимодействия биотических и абиотических факторов. Как сложный биоорганоминеральный комплекс почвы являются естественной основой функционирования экологических систем биосферы.

    Важным  свойством почв является их плодородие. Благодаря нему почвы являются основным средством производства в сельском и лесном хозяйствах, главным источником сельскохозяйственных продуктов и  других растительных ресурсов, основой обеспечения благосостояния населения. Поэтому охрана почв, рациональное использование, сохранность и повышение их плодородия, - непременное условие дальнейшего экономического прогресса общества [9].

    Загрязнение почвы - это попадание в почву  разных химических веществ, токсикантов, отходов сельского хозяйства и промышленного производства, коммунально-бытовых предприятий в размерах, которые превышают их обычное количество, которое необходимо для участия в биологическом круговороте грунтовых экологических систем. Ниже рассмотрены основные виды загрязнения почв и мероприятия борьбы с ними. 

    3.1. Охрана почв от загрязнения неорганическими отходами и выбросами

    Нагромождение твердых отходов и выбросов на заселенных площадях - неминуемый результат  современной цивилизации. Это могут быть минеральные отходы или отложения пустой породы вблизи действующих шахт, промышленные, городские (хозяйственные, торговые) и сельские отходы, выбросы и мусор.

    Доказано, что в настоящее время каждый обитатель Земли ежедневно производит в среднем 2-4 кг отходов и мусора, а все население земного шара - 8-16 млн. т/сутки, или приблизительно 3-6 млрд., т/год. Предусматривается, что в ближайшее время твердые отходы и выбросы от производства и потребления достигнут 15 млрд., т/год.

    Отвалы промышленных отходов занимают значительные площади, которые становятся непригодными для использования, причем они размещены так нерационально, что иногда составляют серьезную угрозу для населения [10].

    В результате деятельности человека образуются отходы и выбросы, которые представлены продуктами разных технологических процессов: метали, металлоиды, химические вещества (кислоты, соли), ил станций с очистки отходов, минеральная пыль, зола, химический шлам, шлаки, стекло, керамика и так далее. К ним также принадлежат отходы и выбросы в результате строительства, благоустройства населенных пунктов и тому подобное. Обнаружено, что в случае загрязнения почв промышленными выбросами происходит выделение углекислоты в течение всего вегетационного периода, а, следовательно, и ослабление интенсивности биологических процессов. Об этом, прежде всего, свидетельствуют изменения численности микроорганизмов в случае загрязнения почв и ослабления их ферментативной активности.

    В результате загрязнения почв фенольными соединениями изменяется их структура, разрушаются некоторые минералы, образовывая с металлами, которые содержатся в них, соединения. Все это негативно влияет на жизнедеятельность грунтовой микрофлоры и растений, на ферментативную активность почв и их плодородие [7].

    Почва поддается значительному загрязнению  из атмосферы как за счет естественных, так и антропогенных источников. Например, теплоэнергетические станции  являются источником загрязнения почв угольной пылью, золой, дымом и некоторыми токсичными твердыми частицами, газами (SO2, SO3, H2S, NO2), некоторыми циклическими углеводами, фтористыми и мышьяковыми соединениями; черная металлургия - рудной и железистой пылью, окислами железа, марганца, мышьяка, золы, сажи, SO2, SO3, NH3, H2S, соединениями свинца; транспорт - углеводами, натрием, свинцом, угольной пылью, золой, SO2, SO3, H2S и так далее.

    По  официальным данным (К. Реуце, С. Кристе, 1986), ежегодно в земную атмосферу  выделяется только в результате деятельности человека приблизительно 1012 тонн разных веществ. В них количество SO2 и H2S составляет 220 и 106 т на год, аэрозоли, - 102 т на год [1].

    Ядовитые  вещества из атмосферы попадают на почву и проникают в нее  непосредственно или с осадками. Они загрязняют почву и растительную продукцию, снижают урожай и вызывают даже разрушения самой экосистемы.

    В последние годы во многих странах  большую проблему создают кислотные  дожди, которые связаны с выбросами  в атмосферу серной и азотной  кислот. Кислотные дожди, с одной  стороны, приводят к вымыванию из почвы питательных элементов, а со второй - к подкислению почвы. Подкисление в свою очередь влияет на растворимость питательных элементов, а также на рост и на жизнедеятельность микроорганизмов в почве.