Деградация почвенных ресурсов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воронежский Государственный Университет

Кафедра Географии Геоэкологии и Туризма

Курсовая работа на тему «Деградация почвенных ресурсов»

Выполнила: студентка 4курса Малиенко М.А.

Проверил:

Воронеж 2012

Содержание

Введение

Глава 1. Понятие почвы и земельные ресурсы мира

1.1 Почвенный покров и его использование

1.2 Состояние земельного фонда мира

Глава 2. Деградация

2.1 Эрозия почв (водная и ветреная) и методы борьбы с нею

2.2 Промышленное загрязнение почвы

2.3 Кислотные дожди

2.4 Тяжелые металлы

Глава3. Решение проблем деградации

3.1 Гигиена почвы. Роль почвы в обмене веществ

3.2 Обезвреживание отходов

3.3 Мелиорация

Заключение

Список использованных источников

Введение

Определенная часть почв, как в России, так и во всем мире с каждым годом выходит из сельскохозяйственного обращения в силу разных причин. Тысячи и более гектаров земли страдают от эрозии, кислотных дождей, неправильной обработки и токсичных отходов. Чтобы избежать этого, нужно ознакомиться с наиболее продуктивными и недорогими мелиоративными мероприятиями, повышающими плодородие почвенного покрова, а прежде всего с самим негативным воздействием на почву, и как его избежать.

Сама проблема загрязнения и деградации почв была актуальна всегда. Сейчас к сказанному можно еще добавить, что в наше время антропогенное влияние сильно сказывается на природе и только растет, а почва является для нас одним из главных источником пищи и одежды, не говоря уже о том, что мы по ней ходим, и всегда будем находиться в тесном контакте с ней. Объектом исследования является почва, а, именно, та часть ее, которая связана с деятельностью человека.

Цель работы - классифицировать виды загрязнения и воздействия на почву, ведущие к ее деградации, и представить некоторые продуктивные методы по повышению плодородия почвы, а также способы утилизации основных видов загрязнителей - твердых, жидких и радиоактивных отходов.

Почва - колоссальное природное богатство, обеспечивающий человека продуктами питания, животных - кормами, а промышленность сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовывалась, ее строение состав и свойства. Почва обладает особым свойством - плодородием, она служит основой сельского хозяйства всех стран. Почва при правильной эксплуатации не только не теряет своих свойств, но и улучшает их, становится более плодороднее. Однако ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы земли в целом. Через почвенный покров земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой. Из всего выше сказанного ясно, как велики и разнообразны роль и значение почвы в народном хозяйстве и вообще в жизни человеческого общества. Так, что охрана почв и их рациональное использование, является одной из важнейших задач всего человечества.

Глава 1. Понятие почвы и земельные ресурсы мира

1.1 Почвенный покров и его использование

В сознании большинства людей и части научного сообщества представление о почве ассоциируется только с сельским хозяйством, главным образом с земледелием. Это представление имеет глубокие корни и отражает многовековой опыт земледелия как основного способа получения продуктов питания. Какое значение имеет использование почв для обеспечения человечества продовольствием в наше время, хорошо видно по таблице 1.

Таблица 1

Продукция земледелия, пастбищного животноводства и морского рыбоводства (в пересчете на зерновые эквиваленты)

	Зерно, млн тонн	Удельный вес
Производство зерна в земледелии	1855	77
Продукция пастбищного животноводства	378	16
Продукция морского рыбоводства	172	7
Всего:	2405	100

Следовательно, более 90 % продуктов питания современное человечество получает в результате использования плодородия почв в земледелии и животноводстве.

Но при всей очевидности такой точки зрения на свойства почв она не отражает всей значимости почвы в жизни природы и человека. Экологическое значение почвенного покрова в биосфере и жизни человека отнюдь не ограничивается ролью поставщика продуктов питания для людей.

Современное почвоведение рассматривает почвы как многофункциональные природные системы, обеспечивающие циклический характер воспроизводства жизни на земной суше.

Таблица 2

Глобальные функции почвы

Литосферные	Атмосферные	Гидросферные	Биосферные
Биохимическое преобразование верхних слоев литосферы	Поглощение и отражение солнечной радиации	Трансформация поверхностных вод в грунтовые	Среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши
Источник веществ для образования минералов, пород, полезных ископаемых	Фактор влагооборота и газового режима атмосферы	Участие в формировании речного стока	Связующее звено биологического и геологического круговоротов
Защита от ускоренной эрозии и рельефообразующая функция	Источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу	Фактор биологической продуктивности рек и водоемов	Защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы
Передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие части литосферы		Сорбционный, защищающий от загрязнений барьер акваторий	Фактор биологической эволюции

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.

1.2 Состояние земельного фонда мира

Деградация почв - в широком смысле - процессы, ухудшающие плодородие почв. В более узком смысле - процессы разрушения структуры, потери гумуса и обменных оснований, а иногда - и вымывание ила в черноземах.

Впервые научное обоснование деградации почв и вляния на них деятельности человека дали российские ученые В.В. Докучаев (1877) и А.А. Измаильский (1879). Исходив пешком в 1877-1880 гг. более 10 тыс. верст, проведя полевые наблюдения за разнообразием почв в южной и центральной России, собрав и проанализировав тысячи образцов почв, Докучаев пришел к выводу, что причина падения плодородия черноземов лежит в неправильном их использовании в земледелии, в утрате черноземами благоприятных агрофизических свойств, разрушении их сложения и структуры, нарушении водно-воздушного режима. В. В. Докучаев обосновал стройную систему мер по восстановлению плодородия черноземов и благоприятного водного режима степей России.

XXI век человечество встречает в условиях острейшего экологического кризиса, обусловленного ограниченностью почвенных ресурсов и их интенсивным нерациональным использованием. Современная площадь пахотных земель в мире составляет 1,5 млрд. гектаров или 0,25 га на душу населения. Лишь за последние 25 лет количество пашни в расчете на душу населения сократилось вдвое.

Наиболее богатое почвенными ресурсами Среднерусское Черноземье также характеризуется неуклонным сокращением площади пашни. Распаханность его территории достигла 66%, тогда как в целом по России - 10,2%. Обеспеченность пашней на душу населения составляет 1,42 га. Это высокая землеобеспеченность по сравнений с мировым уровнем, но она неизбежно сокращается как за счет отчуждения почв для несельскохозяйственных целей, роста численности населения, так и деградации их вследствие неразумной деятельности человека. Резервы расширения пашни исчерпаны. Земельные ресурсы в областях Черноземного центра - Белгородской, Воронежской, Курской, Липецкой и Тамбовской - составляют 16,8 млн. га, из них земли Гослесфонда, городские, промышленности, транспорта и другого несельскохозяйственного назначения занимают 11,6% этой площади, сельскохозяйственные земли - 88,4%.

На грани полного уничтожения находятся богатейшие в прошлом естественные растительные ресурсы: степи полностью распаханы, ценнейшие дубравы на большей территории своей истреблены, а лесистость региона сократилась в 3-4 раза по сравнению с началом земледельческого освоения. Очень неблагоприятным является и соотношение угодий на сельскохозяйственных землях, в которых абсолютно преобладает пашня (81,8% от общей площади этих земель), а на долю сенокосов приходится 4,0%, пастбищ - 12,9% и многолетних насаждений - 1,3%. Грубо нарушено оптимальное соотношений пашни, лугов, лесов и вод, без которого невозможно поддерживать экологический баланс территории и разработать оптимальную стратегию земледелия.

Согласно самым общим представлениям, уменьшение плодородия почв ныне наблюдается на 30-50 % всей поверхности суши. При таких темпах деградации почвенный покров планеты, как считают некоторые ученые, может быть полностью истощен уже через 100 лет. Особенно велики потери почвы в развивающихся странах с их быстро растущим населением и отсталой агротехникой. В результате, по оценке ООН, только прямые потери от деградации почв ежегодно составляют 40 млрд долларов.

Сейчас важно уяснить, что резко обострившаяся экологическая ситуация в Российском черноземье создана не развитием природных условий, а неразумной деятельностью человека.

Комплексные почвенно-археологические исследования показывают, что на само формирование природной среды непосредственное влияние в течение последних 3-4 тысячелетий оказывал человек. Уже в конце прошлого века антропогенные изменения ее достигли угрожающих размеров.

Воздействие человеческой деятельности влияет на качество и ограничивает многие функции почв, в том числе способность к удалению загрязняющих веществ из окружающей среды путем фильтрации и адсорбции. Эта функция, а также способность почвы к самовосстановлению, означают, что ущерб остается незаметным, пока он не переходит в сильно выраженную стадию. Это частично объясняет то незначительное внимание, которое уделялось охране почв в Европе до последнего времени. Следуя принципу соблюдения предосторожности и принимая во внимание медленную скорость почвообразования, почва может рассматриваться как ограниченный и невозобновляемый ресурс в масштабе от 50 до 100 лет. Поэтому нанесенный ей ущерб, в отличие от воздуха и воды, возместить весьма нелегко.

В 1934 г. в США вследствие широкой и бесконтрольной распашки прерий центральных равнин возникла сильная воздушная эрозия почв (дефляция), поднявшая в воздух огромные массы пыли, затмившая на некоторое время небо над Вашингтоном и Нью-Йорком. Были разрушены пахотные горизонты почв на площади около 40 млн га. Происшедшее было объявлено национальным бедствием. Президент США Ф. Рузвельт заявил, что «народ, который разрушает свою почву, уничтожает сам себя». В 1935 г. в связи с этим событием была организована Государственная служба охраны почв, а в 1939 г. был принят закон о сохранении почв.

Подобные явления сильных пыльных бурь и ветровой эрозии почв произошли и в Советском союзе в 60-70-х гг. прошлого века после распашки больших площадей целинных земель на юге Западной Сибири, в северном Казахстане и Поволжье.

Все возраставшая во второй половине ХХ в. водная и ветровая эрозия почв, вырубка лесов, техногенное загрязнение почв, пресных вод и мирового океана, промышленные выбросы в атмосферный воздух - все это начало принимать глобальные размеры. Впервые в истории цивилизации производственная деятельность человека начала угрожать сложившемуся балансу природных процессов на планете Земля.

Понимание опасности глобального экологического кризиса побудило Организацию Объединенных Наций собрать в 1972 г. в Стокгольме специальную сессию, посвященную проблемам охраны окружающей среды и регулированию использования природных ресурсов.

Казалось бы, научной общественностью делается не так уж мало, чтобы привлечь внимание правительств всех стран к насущным проблемам природопользования, включая и задачи сохранения и рационального использования почв. К сожалению, эффективность этих призывов и реализация предлагаемых действий оказались далеко не соответствующими их важности.

Будучи обеспокоены состоянием окружающей среды, ряд международных организаций провели в 80-90-х гг. ХХ в. анализ состояния природных ресурсов, в том числе почв и земельного фонда мира. Оказалось, что площадь пахотно-пригодных земель на планете Земля составляет 3 млрд 278 млн га, или 22 % всей площади суши. Более того, высоко- и среднепродуктивные почвы (полностью к концу века распаханные и освоенные) составляют всего 9 % площади земной суши (табл. 1).

Остальные земли по разным климатическим, геологическим и орографическим условиям для земледелия не пригодны.

Таблица 3

Фактор	Площадь земель
	млн га	% общей площади суши
Ледниковые покровы	1440	10
Очень холодные земли	2235	15
Очень сухие земли	2533	17
Очень крутые склоны	2682	18
Очень маломощные почвы	1341	9
Очень влажные почвы	596	4
Очень бедные почвы	745	5
Итого непригодных земель	11622	78
Малопродуктивные почвы	1937	13
Умереннопродуктивные почвы	894	6
Высокопродуктивные почвы	447	3
Итого пахотнопригодных земель	3278	22
Общая площадь суши Земли	14900	100

В 1990 г. Международный справочно-информационный почвенный центр в Нидерландах совместно с ЮНЕП составили карту антропогенной деградации почв, которая наглядно показала глобальный размер этого крайне опасного процесса. Выяснилось, что разной степени деградации подвержены почти 2 млрд га почв, из них 55,6 % приходится на водную эрозию, 27,9 % - на ветровую (дефляцию), 12,2 % - на засоление, загрязнение, истощение почв, 4,2 % - на механическое переуплотнение и подтопление.

Основными причинами деградации почв являются:

* перевыпас (35%);

* сведение лесов (30%);

* сельскохозяйственная деятельность (27%);

* чрезмерная эксплуатация растительного покрова (7%);

* промышленное производство (1%).

Глава 2. Деградация

2.1 Эрозия почв (водная и ветреная) и методы борьбы с ней

Эрозия -- это природный процесс, обусловленный смывом верхних горизонтов почвы преимущественно ливневыми осадками. Но при освоении территории масштабы эрозии резко возрастают -- она становится крупнейшим «пожирателем» пахотных и пастбищных угодий. Широкое использование земель, особенно возросшее в эпоху НТР, привело к увеличению распространения водной и ветровой эрозий (дефляции). Под их воздействием происходит вынос (водой либо ветром) почвенных агрегатов из верхнего, наиболее ценного слоя почвы, который приводит к снижению ее плодородия.

Общая площадь земель, подверженных водной и ветровой эрозии, измеряется многими миллионами гектаров. По имеющимся оценкам, водной эрозии подвержено 31% суши, а ветровой --34%. Косвенным свидетельством возросших масштабов водной и ветровой эрозии в эпоху НТР является увеличение твердого стока реками в океан, который ныне оценивается в 60 млрд. т, хотя 30 лет тому назад эта величина была почти в 2 раза меньше.

Общее сельскохозяйственное использование земель (включая пастбища и сенокосы) составляет около 1 / 3 суши. В результате водной и ветровой эрозии во всем мире пострадало около 430 млн. га земли, а при сохранении нынешних масштабов эрозии к концу века эта величина может удвоиться.

Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на качество почв, являются методы возделывания, применяемые в сельском хозяйстве. Потери органических веществ и последующая утрата плодородности часто являются следствием непоследовательной практики землепользования (например, глубокая вспашка и монокультура), в то время как тяжелая техника разрушает структуру почвы вследствие ее сжатия.

На территориях с недостаточным атмосферным увлажнением более развита ветровая эрозия. Количество выдуваемого почвенного субстрата в отдельных случаях может достигать 100 тонн с 1 гектара и более. Степень проявления ветровой эрозии зависит от скорости ветра, гранулометрического состава почвенного субстрата, проективного покрытия растительных сообществ и других факторов. Так, на породах легкого гранулометрического состава уже при слабом ветре начинается «выдувание» почвенного субстрата и перенос его с пыльными бурями на огромные расстояния. Ветровой эрозии наиболее подвержены частицы почвы 0,5-- 0,1 мм и менее, которые при скоростях ветра у поверхности почвы 3,8--6,6 м/с приходят в движение и перемещаются на большие расстояния. Мелкие почвенные частицы (<,0,1 мм) способны преодолевать расстояние в сотни (иногда тысячи километров). На основании аэрокосмических снимков выявлено, что пыльные бури в Сахаре прослеживались вплоть до Северной Америки.

Категория частиц 0,5--0,1 мм является одной из агрономически ценных, поэтому ветровая эрозия снижает почвенное плодородие. Не менее деятельным процессом является водная эрозия, так как при смыве водой возрастает размер вымываемых почвенных частиц. Смыв почвы зависит от типа почвы, ее физико-механического состава, величины поверхностного стока и состояния поверхности почвы (агрофон).

Наиболее подвержен водной эрозии почвенный покров тропических районов мира из-за ливневого характера дождей. Атмосферные осадки обусловливают плоскостной смыв верхних горизонтов почвенного субстрата, а ливневые дожди, разрушая всю почвенную толщу, приводят к образованию промоин, рытвин, оврагов. И даже в высокоразвитых странах эрозия до сих пор остается в списке главных экологических угроз. Так, в США: за последние 150-170 лет было потеряно около 100 миллионов гектар пашни, и вплоть до последнего времени ежегодные потери от эрозии составляли до 200 тысяч гектар земель. Но поистине ошеломляющими являются масштабы эрозии в развивающихся странах: если в среднем с 1 гектара пашни в США смывается около 9,6 тонн плодородного субстрата, то в Индии -- 75 тонн с 1 гектара, в Китае -- до 251 тонны, а в горных районах Эквадора -- до 564 тонн. Особенно сильно развивается эрозия в горах, где с крутых склонов буквально на глазах смывается живительный мелкозем, превращая их в голые скалы.

В трудном положении оказываются районы, в которых происходит одновременное проявление водной и ветровой эрозии. В нашей стране к таким относятся лесостепные и частично степные районы Центральной черноземной области, Поволжья, Зауралья, Западной и Восточной Сибири с интенсивным сельскохозяйственным использованием. Водная и ветровая эрозии развиваются в зоне недостаточного увлажнения с чередованием влажных и засухоустойчивых лет (либо сезонов) по таким схемам: смыв -- осушение почвы -- выдувание, выдувание -- переувлажнение почвы -- смыв. Одновременное развитие водной и ветровой эрозий может вызывать особенно большие нарушения почвенного покрова.

Причинами эрозии является также перевыпас или низкий уровень земледелия. Распашка или вытаптывание скотом сомкнутой дернины «оголяет» почву и делает верхний почвенный слой уязвимым как для ветра, так и воды. В результате действия воды и ветра происходит механическое уничтожение верхнего плодородного приповерхностного гумусово-аккумулятивного горизонта, восстановление которого длится десятками и сотнями лет. Вместе с гумусовым субстратом выносятся и питательные элементы, приводя к общему истощению и обеднению почвенного покрова.

Разведение человеком домашних коз привело к исчезновению лесов в Северной Африке, Сирии, Ливане и во многих других странах. Козы с необыкновенной быстротой истребили всю древесную и травяную растительность и буквально «выбили» копытами весь приповерхностный почвенный слой, превратив живописные ландшафты в пустынные. На склонах гор и холмов, оставшихся без дернового «сдерживающего» почвенного горизонта, начались процессы эрозии, увеличивающие изменение экосистем. В некоторых странах, например, в Новой Зеландии и на Кипре появились даже «антикозьи» законы, гласящие: «Даже единственная коза, оставшаяся на свободе, представляет национальную опасность!».

Ветровая эрозия возникает в степных районах с большими площадями пашни при скоростях ветра 10--15 м/с. (Поволжье, Северный Кавказ, юг Западной Сибири). Наибольший ущерб сельскому хозяйству наносят пыльные бури (наблюдающиеся ранней весной и летом), которые приводят к уничтожению посевов, снижению почвенного плодородия, загрязнению атмосферы, занесению полос и мелиоративных систем.

Одним из главных последствий эрозионных процессов стало опустынивание. Многие пустыни и полупустыни Центральной и Передней Азии, Северной Африки обязаны своим происхождением кочевникам-скотоводам, населявшим некогда эти территории. Так, вытаптывание дернины бесчисленными стадами овец и коз привело к эрозии и резкому снижению водоудерживающей способности у почв. Необратимая деградация почв усугублялась вырубкой лесов и кустарников.

В результате этих процессов большие массивы тропических и кустарниковых саванн, травяных и кустарниковых сообществ Средиземноморья, Южной Африки, южной Калифорнии, Чили, некогда пригодные для сельского хозяйства, деградировали до состояния искусственных пустынь. Так, увеличились площади пустынь Атакамы, Тар, Намиб и других. Наиболее ярким и грустным примером опустынивания является южная часть Сахары -- Сахель, где население в 2,5 раза превышает уровень, допустимый для землепользования без дальнейшей интенсификации сельского хозяйства.

При сохранении существующих темпов разрушения земель прогнозы неутешительны: процессы опустынивания могут затронуть уклад жизни более 1 миллиарда человек, проживающих в Северной Африке, Средней и Юго-Восточной Азии, Австралии.

В засушливых зонах урожайность сельскохозяйственных культур напрямую зависит от количества поступающей в почву влаги, и на этих территориях издавна применялось искусственное орошение. В условиях низкого уровня земледелия неконтролируемая подача воды и отсутствие дренажа приводят к поднятию уровня минерализованных грунтовых вод. Когда уровень вод достигает критической глубины, начинается интенсивное накопление в почве солей за счет процессов испарения. В результате сельскохозяйственные почвы превращаются в солончаки. Другая причина засоления -- орошение почв минерализованными водами. Кроме этого, из-за несоблюдения норм полива и резкого избытка влаги на полях могут возникать процессы заболачивания, выводящие продуктивные почвы из сельскохозяйственного оборота.

Для защиты почв от эрозии в настоящее время используется система научно-организационных, агролесомелиоративных и гидротехнических мероприятий. Основные виды борьбы с водной эрозией заключаются в максимальном снижении величины поверхностного стока и перевода его в подземный за счет почвозащитных севооборотов при соотношении посевов многолетних трав и однолетних культур 1:2, глубоком поперечном бороздовании склонов, лунковании почвы, внедрении лесонасаждений. Гидротехнические меры борьбы с водной эрозией включают в себя строительство прудов и водоемов для уменьшения величины талого стока. В зависимости от степени смытости почвы все сельскохозяйственные земли разделяются на девять категорий. К первой из них отнесены земли, не подверженные эрозии, к девятой -- непригодные земли для земледелия. Для каждой из категорий земель (кроме девятой) рекомендована своя противоэрозионная система земледелия.

2.2 Промышленное загрязнение почвы

Помимо сельского хозяйства, количество источников загрязнения почвы увеличивается в результате деятельности разного рода потребителей, включая сброс городских стоков, потребление энергии, транспорт и эмиссию выхлопных газов. Основным негативным воздействием этих факторов является сокращение буферных свойств, т. е. способности почвы впитывать загрязняющие вещества. Степень ослабления этого действия трудно оценить, однако во многих регионах Европы имеются признаки того, что данные свойства почв находятся на границе истощения.

Многие процессы деградации оказывают непосредственное воздействие на глобальный круговорот углерода, в особенности вследствие сокращения количества органических веществ в почве и выделения двуокиси углерода в атмосферу.

Бесконтрольное возрастание количества промышленных и бытовых отходов во второй половине прошлого века привело к загрязнению всех компонентов биосферы. Например, в России скопилось столько отходов, что на каждого жителя, включая новорожденных, их приходится по 500 тонн. Особую обеспокоенность вызывает тот факт, что на сегодня в России хранится около 2 миллиардов тонн токсичных отходов, эффективные технические решения по утилизации и обезвреживанию которых пока отсутствуют.2 Почвы принимают на себя большую часть загрязнителей, частично закрепляя их в почвенном субстрате, частично изменяя и включая в круговороты и миграционные потоки. Наиболее распространенные загрязнители почв -- минеральные удобрения, пестициды и гербициды, применяемые для получения высоких урожаев, тяжелые металлы, осаждающиеся на поверхность почвы даже в отдаленных от промышленных центров территориях, нефть и нефтепродукты, попадающие в экосистему при добыче, переработке и транспортировке углеводородов и так далее.

Так, избыточное количество удобрений, вносимых в почву, приводит загрязнению водоемов, а применение ядохимикатов на полях, направленное против вредителей и сорняков, способствует гибели многих других живых организмов. Поскольку процесс разложения многих из этих веществ длителен и составляет десятки лет, в результате они накапливаются в почве в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации. Мигрируя с внутрипочвенными и природными водами, стойкие ядохимикаты способны распространяться на большие расстояния. Так, широко известны последствия воздействия инсектицида ДДТ3, применяемого против комаров, саранчи, вредителей хлопка, соевых бобов, арахиса, за создание которого швейцарский химик Поль Мюллер в 1948 году получил Нобелевскую премию. После того, как наличие этого стойкого органического загрязнителя стали фиксировать даже в материнском молоке и в крови пингвинов Антарктиды, его производство запретили.

Другими распространенными загрязнителями почв являются тяжелые металлы и другие токсичные микроэлементы, образующиеся в аномальных концентрациях около промышленных центров, городов и вдоль крупных транспортных магистралей. Техногенные аномалии имеют радиус от нескольких километров до нескольких десятков километров. Как и многие другие загрязнители, тяжелые металлы обладают способностью накапливаться, формируя техногенные геохимические аномалии. Опасность возникших аномалий заключается в том, что в результате загрязнения почв и растительности происходит загрязнение продуктов питания, питьевой воды.

Наиболее опасным загрязнителем почв являются радионуклиды. Радиоактивное загрязнение почв происходит в результате ядерных взрывов, аварийных выбросов на предприятиях атомной промышленности, захоронения ядерных отходов.

почва деградация загрязнение эрозия

2.3 Кислотные дожди

Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды равняется 5,6). Выделяющиеся в процессе человеческой деятельности двуокись серы (SO2 ) и окислы азота (NОx ) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие частицы. Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды. Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того, кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.

Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как двуокись углерода (СО2 ), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O > H2CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и еще во многих странах земного шара.

Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как алюминий, кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв.

Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьезные заболевания.

Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше.

Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на медицинские расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов, - это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

2.4 Тяжелые металлы

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.

Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение.

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см 3 . Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg .

Источниками загрязнения вод тяжелыми металлами служат сточные воды гальванических цехов, предприятий горнодобывающей, черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов и могут попадать в водоемы вместе со стоком с сельскохозяйственных угодий.

Повышение концентрации тяжелых металлов в природных водах часто связано с другими видами загрязнения, например, с закислением. Выпадение кислотных осадков способствует снижению значения рН и переходу металлов из сорбированного на минеральных и органических веществах состояния в свободное.

Прежде всего представляют интерес те металлы, которые в наибольшей степени загрязняют атмосферу ввиду использования их в значительных объемах в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец , ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель , медь , олово, сурьму, ванадий, марганец , хром, молибден и мышьяк.

Ванадий.

Ванадий находится преимущественно в рассеянном состоянии и обнаруживается в железных рудах, нефти, асфальтах, битумах, горючих сланцах, углях и др. Одним из главных источников загрязнения природных вод ванадием являются нефть и продукты ее переработки.

Повышенные концентрации ванадия вредны для здоровья человека. ПДК в ванадия составляет 0.1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности -- санитарно-токсикологический), ПДК вр - 0.001 мг/дм3.

Висмут

Естественными источниками поступления висмута в природные воды являются процессы выщелачивания висмутсодержащих минералов. Источником поступления в природные воды могут быть также сточные воды фармацевтических и парфюмерных производств, некоторых предприятий стекольной промышленности.

Железо

Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками.

Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоеме.

Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Содержание железа в воде выше 1-2 мг Fe/л значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования в технических целях. ПДК в железа составляет 0.3 мг Fe/дм3 (лимитирующий показатель вредности -- органолептический), ПДК вр для железа - 0.1 мг/дм3.

Кадмий

В природные воды поступает при выщелачивании почв, полиметаллических и медных руд, в результате разложения водных организмов, способных его накапливать. Соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными водами свинцово-цинковых заводов, рудообогатительных фабрик, ряда химических предприятий (производство серной кислоты), гальванического производства, а также с шахтными водами. Понижение концентрации растворенных соединений кадмия происходит за счет процессов сорбции, выпадения в осадок гидроксида и карбоната кадмия и потребления их водными организмами.

Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизнедеятельности животных и человека. В повышенных концентрациях токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами.

ПДК в составляет 0.001 мг/дм3, ПДКвр -- 0.0005 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности -- токсикологический).

Кобальт

В природные воды соединения кобальта попадают в результате процессов выщелачивания их из медноколчедановых и других руд, из почв при разложении организмов и растений, а также со сточными водами металлургических, металлообрабатывающих и химических заводов. Некоторые количества кобальта поступают из почв в результате разложения растительных и животных организмов.

Кобальт относится к числу биологически активных элементов и всегда содержится в организме животных и в растениях. С недостаточным содержанием его в почвах связано недостаточное содержание кобальта в растениях, что способствует развитию малокровия у животных (таежно-лесная нечерноземная зона). Входя в состав витамина В12 , кобальт весьма активно влияет на поступление азотистых веществ, увеличение содержания хлорофилла и аскорбиновой кислоты, активизирует биосинтез и повышает содержание белкового азота в растениях. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными.

В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах его содержание колеблется от десятых до тысячных долей миллиграмма в 1 дм3 , среднее содержание в морской воде 0.5 мкг/дм3. ПДК в составляет 0.1 мг/дм3 , ПДКвр 0.01 мг/дм3.

Молибден

Соединения молибдена попадают в поверхностные воды в результате выщелачивания их из экзогенных минералов, содержащих молибден. Молибден попадает в водоемы также со сточными водами обогатительных фабрик, предприятий цветной металлургии. Понижение концентраций соединений молибдена происходит в результате выпадения в осадок труднорастворимых соединений, процессов адсорбции минеральными взвесями и потребления растительными водными организмами.

В малых количествах молибден необходим для нормального развития растительных и животных организмов. Молибден входит в состав фермента ксантиноксидазы. При дефиците молибдена фермент образуется в недостаточном количестве, что вызывает отрицательные реакции организма. В повышенных концентрациях молибден вреден. При избытке молибдена нарушается обмен веществ.

Предельно допустимая концентрация молибдена в водоемах санитарно-бытового использования составляет 0.25 мг/дм3 .

Мышьяк

В природные воды мышьяк поступает из минеральных источников, районов мышьяковистого оруднения (мышьяковый колчедан, реальгар, аурипигмент), а также из зон окисления пород полиметаллического, медно-кобальтового и вольфрамового типов. Некоторое количество мышьяка поступает из почв, а также в результате разложения растительных и животных организмов. Потребление мышьяка водными организмами является одной из причин понижения концентрации его в воде, наиболее отчетливо проявляющегося в период интенсивного развития планктона.

Значительные количества мышьяка поступают в водные объекты со сточными водами обогатительных фабрик, отходами производства красителей, кожевенных заводов и предприятий, производящих пестициды, а также с сельскохозяйственных угодий, на которых применяются пестициды.

В речных незагрязненных водах мышьяк находится обычно в микрограммовых концентрациях. В минеральных водах его концентрация может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм3, в морских водах в среднем содержится 3 мкг/дм3 , в подземных - встречается в концентрациях 10,5 мкг/дм3. Соединения мышьяка в повышенных концентрациях являются токсичными для организма животных и человека: они тормозят окислительные процессы, угнетают снабжение кислородом органов и тканей.

ПДК мышьяка составляет 0.05 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности -- санитарно-токсикологический) и ПДКвр - 0.05 мг/дм3.

Ртуть

В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате выщелачивания пород в районе ртутных месторождений (киноварь, метациннабарит, ливингстонит), в процессе разложения водных организмов, накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные объекты со сточными водами предприятий, производящих красители, пестициды, фармацевтические препараты, некоторые взрывчатые вещества. Тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути, которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные объекты.

Понижение концентрации растворенных соединений ртути происходит в результате извлечения их многими морскими и пресноводными организмами, обладающими способностью накапливать ее в концентрациях, во много раз превышающих содержание ее в воде, а также процессов адсорбции взвешенными веществами и донными отложениями.

Соединения ртути высоко токсичны, они поражают нервную систему человека, вызывают изменения со стороны слизистой оболочки, нарушение двигательной функции и секреции желудочно-кишечного тракта, изменения в крови и др. Бактериальные процессы метилирования направлены на образование метилртутных соединений, которые во много раз токсичнее минеральных солей ртути. Метилртутные соединения накапливаются в рыбе и могут попадать в организм человека.

ПДК в ртути составляет 0.0005 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности -- санитарно-токсикологический), ПДКвр 0.0001 мг/дм3.

Глава3. Решение проблем деградации

3.1Гигиена почвы. Роль почвы в обмене веществ

Почва в городах и прочих населенных пунктах и их окрестностях уже давно отличается от природной, биологически ценной почвы, играющей важную роль в поддержании экологического равновесия. Почва в городах подвержена тем же вредным воздействиям, что и городской воздух и гидросфера, поэтому повсеместно происходит значительная ее деградация. Гигиене почвы не уделяется достаточного внимания, хотя ее значение как одного из основных компонентов биосферы (воздух, вода, почва) и биологического фактора окружающей среды еще более весомое, чем воды, поскольку количество последней (в первую очередь качество подземных вод) определяется состоянием почвы, и отделить эти факторы друг от друга невозможно. Почва обладает способностью биологического самоочищения: в почве происходит расщепление попавших в нее отходов и их минерализация; в конечном итоге почва компенсирует за их счет утраченные минеральные вещества.

Если в результате перегрузки почвы будет утерян любой из компонентов ее минерализирующей способности, это неизбежно приведет к нарушению механизма самоочищения и к полной деградации почвы. И, напротив, создание оптимальных условий для самоочищения почвы способствует сохранению экологического равновесия и условий для существования всех живых организмов, в том числе и человека.

Поэтому проблема обезвреживания отходов, оказывающих вредное биологическое действие, не сводится только к вопросу их вывоза; она является более сложной гигиенической проблемой, так как почва является связующим звеном между водой, воздухом и человеком.

Биологическая взаимосвязь между почвой и человеком осуществляется главным образом путем обмена веществ. Почва является как бы поставщиком минеральных веществ, необходимых для цикла обмена веществ, для роста растений, потребляемых человеком и травоядными животными, съедаемыми в свою очередь человеком и плотоядными животными. Таким образом, почва обеспечивает пищей многих представителей растительного и животного мира.

Следовательно, ухудшение качества почвы, понижение ее биологической ценности, способности к самоочищению вызывает биологическую цепную реакцию, которая в случае продолжительного вредного воздействия может привести к самым различным расстройствам здоровья у населения.

Человек добывает из почвы воду, необходимую для поддержания процессов обмена веществ и самой жизни. Качество воды зависит от состояния почвы; оно всегда отражает биологическое состояние данной почвы.

Это в особенности относится к подземным водам, биологическая ценность которых существенно определяется свойствами грунтов и почвы, способностью к самоочищению последней, ее фильтрационной способностью, составом ее макрофлоры, микрофауны и т. д.

Прямое влияние почвы на поверхностные воды уже менее значительно, оно связано главным образом с выпадением осадков. Например, после обильных дождей из почвы смываются в открытые водоемы (реки, озера) различные загрязняющие вещества, в том числе искусственные удобрения (азотные, фосфатные), пестициды, гербициды, в районах карстовых, трещиноватых отложений загрязняющие вещества могут проникнуть через щели в глубоко расположенные подземные воды.

Несоответствующая очистка сточных вод также может стать причиной вредного биологического действия на почву и в конечном итоге привести к ее деградации. Поэтому охрана почвы в населенных пунктах представляет одно из основных требований охраны окружающей среды в целом.

В связи с изложенным удаление и окончательное обезвреживание твердых отходов представляет весьма существенную, более трудно осуществимую гигиеническую проблему в условиях усиливающейся урбанизации.

Необходимо отметить, что гигиеническое состояние почвы в городах в результате ее перегрузки быстро ухудшается, хотя способность почвы к самоочищению является основным гигиеническим требованием для сохранения биологического равновесия. Почва в городах уже не в состоянии справиться без помощи человека со своей задачей. Единственный выход из создавшегося положения -- полное обезвреживание и уничтожение отходов в соответствии с гигиеническими требованиями.

Некоторые токсические соединения рано или поздно попадают в подземные воды, в результате чего нарушается не только биологическое равновесие почвы, но ухудшается и качество подземных вод до такой степени, что их уже нельзя использовать в качестве питьевых.

3.2Обезвреживание отходов.

В ряде мест жидкие отходы обезвреживают в компостных ямах. В техническом отношении это решение представляет собой сложную задачу. Кроме того, жидкие отходы способны проникнуть в почве на довольно большие расстояния. Задача осложняется еще и тем, что в городских сточных водах содержится все большее количество токсических промышленных отходов, ухудшающих минерализационные свойства почвы еще в большей степени, чем человеческие и животные фекалии. Поэтому в компостные ямы допустимо спускать лишь сточные воды, подвергшиеся предва­рительно отстою. В противном случае нарушается фильтрационная способность почвы, затем почва утрачивает и остальные защитные свойства, постепенно происходит закупорка пор и т. д.

Применение человеческих фекалий для полива сельскохозяйственных полей представляет второй способ обезвреживания жидких отходов. Этот способ представляет собой двойную гигиеническую опасность: во-первых, он может привести к перегрузке почвы; во-вторых, эти отходы могут стать серьезным источником распространения инфекции.

В наши дни количество твердых отходов повсеместно увеличивается с угрожающей быстротой.

Размещение и обезвреживание твердых отходов в населенных пунктах представляет проблему капитального значения. Однако и в наши дни в большинстве мест пользуются самыми примитивными способами уничтожения отбросов, ни применяя почти никаких, технических сооружении, а рассчитывая только на минерализационную способность почвы.

Обработка твердых отходов состоит из: сбора, вывоза мусора и его обезвреживания.

Любой вид радиоактивных отходов подлежит особой обработке и обезвреживанию.

В мирное время радиоактивные отходы образуются лишь на предприятиях, вырабатывающих радиоактивные вещества и использующих их в своей работе (атомные реакторы, обслуживающие их предприятия и т.д.). Небольшое количество радиоактивных отходов образуется в лабораториях радиоактивных изотопов некоторых научно-исследовательских учреждений, в лечебных учреждениях (радиотерапевтические отделения, лаборатории радиоактивных изотопов и т. д.), а также на некоторых промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, работающих с радиоактивными веществами.

Поскольку радиоактивные вещества ионизируют то, с чем соприкасаются, в том числе и организм человека, их практически невозможно устранить, и в силу своего аккумулирующего действия они намного более опасны, чем обычные отходы.

В настоящее время существуют два способа удаления радиоактивных отходов: радиоактивные вещества, обладающие невысокой активностью, многократно разбавляют и выбрасывают в окружающую среду (например, сточные воды, загрязненные низкоактивными веществами с коротким периодом полураспада, спускают в канализационную сеть; газообразные радиоактивные вещества выпускают через высокие трубы в воздух и т. д.). Для обезвреживания высокоактивных радиоизотопных отходов с длительным периодом полураспада этот способ уже не годится. Эти радиоактивные вещества сначала концентрируют, затем помещают в специальные хранилища. При этом необходимо позаботиться, чтобы радиоактивные отходы не просачивались в окружающую среду (в почву, поверхностные водоемы, воздух и т.д.).

Радиоактивные отходы хранят в погруженных в землю специальных емкостях (контейнеры) или в глубоких железобетонных колодцах (шахты). Поскольку почву и подземные воды необходимо максимально защитить от радиоактивного загрязнения, стенки колодца должны быть абсолютно герметичными. Несмотря на все принятые меры предосторожности, надо постоянно осуществлять радиоактивный контроль за почвой и подземными водами.

3.3 Мелиорация

В зависимости от характера мелиоративных мероприятий различают следующие типы мелиорации земель:

гидромелиорация;

агролесомелиорация;

культуртехническая мелиорация;

химическая мелиорация.

В составе отдельных типов мелиорации земель настоящим Федеральным законом устанавливаются виды мелиорации земель.

Гидромелиорация земель состоит в проведении комплекса мелиоративных мероприятий, обеспечивающих коренное улучшение заболоченных, излишне увлажненных, засушливых, эродированных, смытых и других земель, состояние которых зависит от воздействия воды.

Гидромелиорация земель направлена на регулирование водного, воздушного, теплового и питательного режимов почв на мелиорируемых землях посредством осуществления мер по подъему, подаче, распределению и отводу вод с помощью мелиоративных систем, а также отдельно расположенных гидротехнических сооружений.

К этому типу мелиорации земель относятся оросительная, осушительная, противопаводковая, противоселевая, противоэрозионная, противооползневая и другие виды гидромелиорации земель.

Агролесомелиорация земель состоит в проведении комплекса мелиоративных мероприятий, обеспечивающих коренное улучшение земель посредством использования почвозащитных, водорегулирующих и иных свойств защитных лесных насаждений.

К этому типу мелиорации земель относятся следующие виды мелиорации земель:

противоэрозионная - защита земель от эрозии путем создания лесных насаждений на оврагах, балках, песках, берегах рек и других территориях;