Почва как важнейшая составляющая часть биосферы

    3.2. Охрана почв от загрязнения тяжелыми металлами

    В природе насчитывается 78 тяжелых металлов, а их общая масса не превышает 1,2 % общей массы литосферы (А. А. Беккер и др., 1989).

    Чаще  всего почва загрязняется таким  тяжелыми металлами, как железо, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт, ртуть, свинец, кадмий и др. Они известны и под названием микроэлементов, поскольку необходимые растениям в небольших количествах.

    Во  многих случаях тяжелые металлы  содержатся в почвах в незначительных количествах и не являются вредными. Однако концентрация их в почве может  увеличиваться за счет выхлопных газов транспортных средств, вывоза в поле ила станций очистительных вод, орошения стоковыми водами, отходов, остатков и выбросов, во время эксплуатации шахт и промышленных площадок, внесения фосфорных и органических удобрений, применения пестицидов и др.[2].

    Излишек этих элементов или наличие некоторых  токсичных элементов (И, F, U, V, Pb, Cd) даже в очень незначительных количествах  могут вызывать заболевание, и даже гибель растений.

    Стойкость почв к загрязнению тяжелыми металлами  разная, в зависимости от их буферности. Почвы с высокой адсорбционной способностью и соответственно высоким содержанием глины, а также органического вещества могут удерживать эти элементы, особенно в верхних горизонтах. Это свойственно карбонатным почвам и почвам с нейтральной реакцией [1].

    Отдельные тяжелые металлы по-разному влияют на растениеводческую и животноводческую продукцию. Да, содержимое свинца в  почве преимущественно колеблется от 0,1 до 20 мг/кг. Однако в почву поступает  значительное количество свинца из естественных и антропогенных источников. К первым принадлежат: силикатная пыль, галоидные соединения, дым лесных пожаров, морские соли, метеоритная пыль, а из второго - сгорание этилового бензина, других видов топлива, инсектициды, распахивание земель, но др. Так, известно, что в настоящий момент в мире ежегодно производится около 3,5 тыс. тонн свинца, из которых от 2,5 тыс. тонн до 3,1 тыс. тонн сгорает с этиловым бензином.

    По  данным И.И. Скрипниченко и Б.М.Золотаревой (1981) [1], токсические концентрации свинца в почве для большинства растений находятся в пределах 1000-2000 мг/кг. Однако некоторые виды растений погибают уже при содержимом его около 500 мг/кг. Например, в пшенице за концентрации 500-1000 мг/кг этого элемента наблюдается снижение урожайности на 10 %, в то время как овес без видимых изменений выдерживает загрязненность свинца до 1500 мг/кг почве, а некоторые виды растений даже - 10 г/кг почвы.

    Свинец  негативно влияет на биологическое  свойство в почве, ингибируя активность ферментов (в особенности дегидрогеназу и уреазу) уменьшением интенсивности выделения углекислого газа и численности микроорганизмов. Свинец вызывает нарушение метаболизма микроорганизмов, особенно процессов дыхания и клеточного разделения [1].

    Нагромождение свинца в организме человека может вызывать серьезные заболевания, такие, как свинцовые энцефалопатии, вырождения периферических нервов, венозный стаз, псевдосклероз, сердечная гипертония, цирроз печени и др.

    Существуют  и другие металлы, загрязнение почв которыми негативно отражается на жизнедеятельности живых организмов. Однако если они содержатся в почве в концентрации, что не превышают допустимую, при нейтральной величине рН, эти металлы не влияют негативно на растения, а, следовательно, на животных и людей. В тех случаях, когда концентрация тяжелых металлов (за исключением молибдена и селена) в почве превышает допустимые пределы, их токсичность можно блокировать путем изменения рН почвы к нейтральной или слабощелочной реакции, применяя известкование кислых почв, внося известняковые материалы. Кроме того, для снижения концентрации тяжелых металлов рекомендуется плантажная пахота на 40-50 см с вынесением на поверхность нижних горизонтов почв, которые содержат меньше тяжелых металлов. К радикальным мероприятиям борьбы из загрязнения почв принадлежит удаление поверхностного загрязненного слоя почвы, покрытия его, незагрязненным слоем не менее 30 см, который бы исключал перемещение металлов из почвы в растения. Возможно также применения некоторых растений, которые осаждают и обезвреживают избыток тяжелых металлов в почве.

    К агротехническим приемам борьбы с загрязненностью почв тяжелыми металлами принадлежат известкование  и внесение органических удобрений. Благодаря известкованию удается  в несколько раз уменьшить  содержание свинца в сельскохозяйственных культурах, которые выращивают на загрязненных почвах. Известь наиболее эффективна на почвах, загрязненных кадмием.

    Высокими  свойствами детоксикации характеризуются  гной, торф, компосты, а также цеолит.

    Большую роль в локализации тяжелых металлов играют зеленые насаждения. Да, посадка вдоль автомагистралей сплошной полосы из боярышника и клена полевого снижает содержание свинца в овощах, которые выращивают в зоне влияния автострад, на 30-50%.

    Существует  и ряд биологических методов, например: выращивания растений, которые слабо реагируют на избыток тяжелых металлов в почве; выращивание на загрязненных почвах культур, которые не употребляют животные и люди. Наиболее загрязненные участки необходимо отводить под посадку леса и выращивание декоративных растений. 

    3.3. Охрана почв от загрязнения радиоактивными веществами

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

    Потенциальными  источниками радиоактивного загрязнения  могут быть аварии или несчастные случаи на атомных установках. Однако ионизирующее излучение в природе  существует, и существовало раньше. Это связано с космической  радиацией, которая заполняет все междузвездные и даже межгалактические пространства. Кроме ионизирующего излучения космических элементов, человек поддается влиянию теллуровых компонентов, вызванных наличием в земной коре многих радиоактивных элементов, которые постоянно излучают радиацию [2].

    В 50-80 годах важным источником радиоактивного загрязнения почв было испытание  атомных бомб, а в 1986 году - авария на ЧАЭС.

    Радиоактивные элементы в почве мигрируют преимущественно  двумя способами. Первый предопределяется перемещением их в результате хозяйственной деятельности человека, а второй - физико-химическими свойствами, как почвы, так и отдельных изотопов. 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 [1].

    В почве, особенно в ее верхнем горизонте, концентрируются радиоактивный  стронций (Sr) и цезий (Cs), откуда они  попадают в растения или животные.

    Поскольку эти радиоактивные элементы имеют  длительный период распада, их последующая  судьба в почве, проникновения в растения представляют интерес для здравоохранения людей.

    В последнее время придается большое  значение углерода С, который выделяется под воздействием космических лучей, отсоединяясь от азота. Он может накапливаться  в грунте, откуда легко поступает в растения, а позже попадает в органы животных и людей. Однако нет еще сведений о его токсичности в больших концентрациях.

    Борьбу  с радиоактивным загрязнением в  Украине в настоящий момент ведут  специальные подразделы Министерства из чрезвычайных ситуаций. 

    3.4. Охрана грунта от загрязнения экскрементами животных

    Экскременты животных и птицы благодаря высокому содержанию органического вещества, а также питательных элементов (фосфор, калий, микроэлементы) издавна  считаются ценным удобрением. Однако внесение их в избыточных количествах, то есть в дозах, которые превышают потребности растений, ведет к нарушению механизма преобразования и может ухудшить свойства грунта (водопроницаемость, влагоемкость, содержимое кислорода, и др.), а, следовательно, и плодородие почвы.

    Одновременно  с основными питательными элементами (азотом, фосфором и калием), которые  содержатся в экскрементах животных, в почву попадают и могут накапливаться  в токсичных концентрациях и  другие соединения, которые негативно  влияют на грунт и растения.

    Исследования  показывают, что внесение в почву  экскрементов животных в дозах, которые  превышают оптимальную (45 т/га на год), негативно отражается на плодородии почв и жизнедеятельности микроорганизмов  и растений. Например, в грунте появляется избыток растворимых солей, которые могут задерживать рост, или вымываются в грунтовые воды. Вместе с экскрементами в почву попадают медь и мышьяк, которые добавляют в корм для птицы против некоторых заболеваний или для стимуляции роста. Нитраты, присутствующие в почве в избыточном количестве, могут мигрировать через грунтовой профиль к грунтовым водам, а также смываться поверхностными водами в процессе эрозии [6].

    Учитывая  это, основными мероприятиями охраны почв от загрязнения экскрементами  животных является нормируемое кормление животных и использование органических удобрений в оптимальных количествах. 

    3.5. Охрана почв от засоления

    Под засолением понимают избыточное содержимое в верхнем слое грунта солей, которые  пагубно действуют на развитие сельскохозяйственных культур. К токсичным солям, которые имеют ядовитое влияние на растительный организм, принадлежат: NACI, CaCI2, Na2SO4, MgSO4, NaHCO3, Na2CO3 и к нетоксичным - CaSO4, CaCO3.

    Различают два вида засоления - первичное и  вторичное. Первичное засоление почв проявляется в естественных условиях и обусловлено такими факторами, как глубина и минерализация грунтовых вод, гранулометрический состав, строение и складень почвы, водообмен, климатические условия и др.

    Вторичное засоление грунта обусловлено производственной деятельностью человека через ненормируемое орошение и отсутствие естественного или искусственного дренажа. В случае этого засоления грунта наблюдается разрушение грунтовых агрегатов и уплотнение почвы, повышения уровня грунтовых вод и поднятия солевых растворов, к поверхности, испарение из поверхности почвы и отложение солей в верхнем слое грунта. Для избежания или уменьшения засоления почв необходимо применять комплекс агротехнических и гидромелиоративных мероприятий, которые включают дренаж, планирование, капиллярную и эксплуатационную промывку почв, капитальное промывание и тому подобное. 
 

    3.6. Охрана почв от загрязнения пестицидами

    Пестициды - это химические средства борьбы с вредными организмами: насекомыми (инсектициды), болезнями (фунгициды), сорняками (гербициды), но др.

    Применение  пестицидов, прежде всего, направлено на уменьшение вредных организмов и  повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Ведь, по данным Л.Д. Воронова (1977), убытки в результате вредителей в среднем составляют 14 %, болезней - 12 % и зарослей бурьяном - 9 %.

    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 [1].

    В то же время, как показывает многолетняя  практика, применение пестицидов, в  мире является составной частью современной  технологии выращивания сельскохозяйственных культур, без применения которых нельзя получить необходимые для населения продукты питания. В связи с этим многие исследователи и практики высказываются против сокращения или полного отказа от использования химических средств защиты растений.

    Невзирая  на это, нужно помнить, что систематическое применение пестицидов в земледелии приводит к тому, что они становятся постоянным экологическим фактором, который изменяет и формирует макро- и микроценозы.

    Важной  экологической характеристикой  пестицидов является их способность мигрировать в профиле грунта и создавать тем самым опасность загрязнения грунтовых вод.