Экологическое состояние почв россии реферат

Экологическое состояние почвы

Общие физические свойства почвы и минеральное питание растений, экологическое значение «инородных включений». Оптимальные значения рН почвы для выращивания сельскохозяйственных культур. Влияние засоления почвы на состав грунтовых вод и плодородие.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Российский государственный открытый технический

Университет путей сообщения

на тему «Экологическое состояние почвы»

1. Какие общие физические свойства почвы наиболее важны для минерального питания растений?

2. Какое экологическое значение имеют «инородные включения» в почве?

3. Чем обусловлена повышенная кислотность почв?

4. Каковы оптимальные значения рН почвы для выращивания основных сельскохозяйственных культур?

5. Какие загрязнители (компоненты) почвы приобретают повышенную подвижность в условиях кислых почв?

6. Какие соли наиболее опасны при засолении почвы?

7. В чем выражается ухудшение экологического состояния почвы при ее засолении?

8. Как влияет засоление почвы на:

а. Жизнедеятельность почвенных организмов?

б. Состав грунтовых и поверхностных вод?

9. Какие меры следует принимать для восстановления плодородия почвы при обнаружении ее засоления?

Почва является средой и основным условием развития растений. В почве растения укореняются и из нее черпают все необходимые для жизнедеятельности питательные вещества и воду. Под понятием почва подразумевается самый верхний слой твердой земной коры, пригодный для обработки и выращивания растений, который в свою очередь состоит из достаточно тонких увлажняемого и гумусного слоев. Увлажняемый слой темного цвета, имеет незначительную толщину в несколько сантиметров, содержит наибольшее число почвенных организмов, в нем идет бурная биологическая деятельность. Гумусный слой толще; если его толщина достигает 30 см, можно говорить об очень плодородной почве, в нем обитают многочисленные живые организмы, перерабатывающие растительные и органические остатки на минеральные составляющие, в результате чего они растворяются грунтовыми водами и всасываются корнями растений. Ниже располагаются минеральный слой и материнские породы.

Почва — особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и организмов; характеризуется плодородием (см. Плодородие почвы). Представление о почве как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами, отличающими его от материнской (почвообразующей) породы, развивающемся в результате взаимодействия факторов почвообразования, было создано в последней четверти 19 в. В. В. Докучаевым — основателем современного почвоведения. До этого почву обычно рассматривали в качестве одного из геологических образований. Плодородие почвы, т. е. способность обеспечивать растения водой и пищей, позволяет ей участвовать в воспроизведении биомассы (см. также Биологическая продуктивность). Природное плодородие имеет различный уровень, зависящий от состава и свойств почвы и факторов почвообразования. Под влиянием агротехнических, агрохимических и мелиоративных воздействий почва, являющаяся в сельском хозяйстве основным средством производства (см. Земля как средство производства), приобретает эффективное, или экономическое, плодородие, показателем которого служит урожайность с.-х. культур.

Основные факторы почвообразования — климат, материнская порода, растительный и животный мир, рельеф и геологический возраст территории, а также хозяйственная деятельность человека. Климат влияет на характер выветривания горных пород, воздействует на тепловой и водный режимы почвы, обусловливая проходящие в ней процессы и их интенсивность, и в значительной степени определяет растительный покров и животный мир. Материнская порода в процессе почвообразования превращается в почву. От её гранулометрического (механического) состава и структурных особенностей зависят физические свойства почвы — водо- и воздухопроницаемость, водоудерживающая способность и пр., а, следовательно, водный режим почвы, тепловой режим почвы, воздушный режим, скорость передвижения веществ в П. и др.

1. Какие общие физические свойства почвы наиболее важны для минерального питания растений?

Минеральный слой, или подпочвенный горизонт, обладает ограниченной биологической активностью, в нем действует меньше живых почвенных организмов, но содержится огромное количество питательных минеральных веществ. Минеральные вещества перерабатываются почвенными организмами и приобретают форму, доступную для усвоения растениями. Слой материнских горных пород биологически мало активен, какие-либо органические процессы в нем весьма ограничены, породы подвержены медленному вымыванию и выветриванию.

Минералогический состав материнской породы определяет минералогический и химический состав почвы и первоначальное содержание в ней элементов питания для растений. Растительность непосредственно воздействует на почву: корни рыхлят и структурируют почвенную массу, извлекают из неё минеральные элементы. В естественных условиях минеральные и органические вещества поступают в почву и на её поверхность в виде корневого и наземного опада. Годовое количество опада изменяется примерно от 5-6 ц/га в пустынях и 10 ц/га в арктических тундрах до 250 ц/га во влажных тропических лесах. Различен и качественный состав опада: его зольность изменяется от 1 до 15%. В почве опад подвергается воздействию микрофлоры, минерализирующей до 80-90% его массы и участвующей в синтезе гумусовых веществ, которые образуются из продуктов распада и микробных метаболитов.

От структуры почвы зависит такая важная ее характеристика, как почвенная сорбция.

Свыше 80 выпадающих атмосферных осадков попадает при инфильтрации в почву, чтобы усваивать эти огромные естественные количества воды, почва должна в полном объеме выполнять фильтрующие и водоаккумулирующие функции, то есть обладать хорошей сорбцией.

Под почвенной сорбцией понимают способность почвы поглощать влагу из окружающей среды, накапливать и удерживать ее, а также задерживать и связывать питательные вещества, микроэлементы, соли и другие субстанции в своем составе. В данном случае можно говорить о физически и биологически связанных веществах.

Важной характеристикой почвы является ее способность поглощать солнечное тепло.

От этого зависит тепловой режим почвы в целом, что влияет на развитие растений, которое происходит в определенных условиях температурного режима. Изменения температурного режима почвы в сторону повышения или понижения могут отрицательно сказаться на прорастании семян и последующем развитии растений.

На способность почвы поглощать тепло влияет целый ряд факторов:

чем больше в почве крупных частиц (песка), тем быстрее она нагревается и меньше тепла требует для достижения определенного температурного показателя;

цвет почвы: темные почвы лучше аккумулируют тепло, так как темная поверхность быстрее нагревается, весной темные почвы быстрее оттаивают;

уровень содержания влаги в почве: сухие почвы нагреваются значительно быстрее, чем влажные, степень прогревания почвы вглубь также выше;

— степень насыщенности почвы гумусом и другими органическими субстанциями: гумусные почвы прогреваются лучше и быстрее за счет темного цвета, рыхлой пористой структуры, обеспечивающей теплопроводность, и оптимального содержания влаги в составе почвы.

Таким образом, в почве накапливаются соединения мышьяка, ртути, меди и др. Сернистый ангидрид попадает в почву и значительно подкисляет ее, что вынуждает фермеров вносить больше извести. В 70-х годах в ФРГ вносили 54кг/га, а 1982-83гг — 170кг/га.

Поблизости от автомобильных трасс в почве наблюдается повышенное содержание свинца. Широко распространено загрязнение почвы нефтепродуктами. В почву могут попасть пестициды. Наконец, даже минеральные удобрения могут нанести почве ущерб, особенно при внесении их без учета конкретных особенностей данного поля. Растения не всегда могут использовать все питательные вещества удобрений. По данным академика ВАСХНИЛ В. Виноградова из всего внесенного в почву азота в составе минеральных удобрений 16-20%, а иногда 50% не усваиваются.

Опасность загрязнения почвы состоит не только в изменении ее физико-химических свойств. Посторонние вещества, попадая в почву, разрушают сложившиеся связи между отдельными группами почвенного биоценоза. Разрушаются сложившиеся трофические цепи. Все это конечном счете сказывается на плодородии. Бытовые и животноводческие сточные воды загрязняют почву болезнетворными бактериями.

Кислотность почвы, одно из важнейших свойств многих почв, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе, а также обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе. Повышенная Кислотность почвы отрицательно влияет на развитие растений и многих полезных микроорганизмов. Различают 2 формы Кислотность почвы: актуальную, или активную, — кислотность почвенного раствора, почвенной суспензии или водной вытяжки из почв, и потенциальную, или пассивную, «скрытую», — кислотность твёрдой фазы почвы.

Актуальная Кислотность почвы обусловлена наличием ионов водорода. Выражается условной величиной pH (отрицательный логарифм концентрации водородных ионов); при pH 7 реакция почвенного раствора нейтральная, ниже 7 — кислая; чем ниже числовое значение рН, тем выше Кислотность почвы Потенциальную Кислотность почвы делят на обменную и гидролитическую. Обменная Кислотность почвы вызывает значительное подкисление почвенного раствора при взаимодействии почвы с нейтральной солью, что наблюдается при внесении физиологически кислых удобрений (хлористый калий, сернокислый аммоний и др.). По представлениям русского учёного К. К. Гедройца и некоторых других исследователей, обменная Кислотность почвы обусловлена присутствием в твердой фазе почвы ионов водорода, не вытесняемых нейтральными солями из поглощаемого комплекса, но способных к замещению (обмену) на другие катионы при обработке почвы растворами щелочей или гидролитически щелочных солей (например, раствором ацетата натрия, который и применяется при определении гидролитической кислотности). Степень Кислотность почвы необходимо учитывать при выборе минеральных удобрений, подготовке их перед внесением в почву. Основной способ борьбы с повышенной Кислотность почвы — известкование почв.

4. Каковы оптимальные значения рН почвы для выращивания основных сельскохозяйственных культур?

В идеале почва должна состоять на 50 из твердых частиц почвенного материала и на 50 из закрытых или сетеобразных пустот, заполненных воздухом и водой.

Большая часть почвенной массы состоит из минеральных частиц, до 10 почвенного состава приходится на органические субстанции, такие, как гумус и обитающие в его среде многочисленные почвенные организмы, оставшаяся часть приходится на каверны между твердыми частицами почвы, заполненные почвенной влагой и воздухом.

Наиболее благоприятной для всех видов растений является мелкокомковатая, или зернистая структура почвы, когда отдельные твердые почвенные частицы образуют комки диаметром до 8—10 мм. В силу наличия достаточных пространств между отдельными комками такая почва характеризуется хорошей водопроницаемостью, способностью усваивать, накапливать влагу, формировать сильную капиллярную систему, подающую влагу к всасывающим корням растений, а также отличной воздухопроницаемостью и быстрой прогреваемостью солнечными лучами. Рыхлая рассыпчатая структура почвы зависит от глинисто-гумусного сочетания ее различных составных частей, которые возникают в результате жизнедеятельности многочисленных почвенных организмов, смешивания минеральных и органических частей почвы и «склеивания» их в процессе усвоения микроорганизмами, бактериями и другими представителями биологической среды почвы.

5. Какие загрязнители (компоненты) почвы приобретают повышенную подвижность в условиях кислых почв?

Минералогический состав твёрдой части почвы во многом определяет её плодородие. Органических частиц (растительные остатки) содержится немного, и только торфяные почвы почти полностью состоят из них. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, К, N, Mg, Ca, Р, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Cu, Mo, I, В, F, Pb и др. (см. также Биогеохимические провинции). Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих почвах, преимущественно в почвах недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество CaCO3 (особенно если почвы образовались на карбонатной породе), в почвах засушливых областей — CaSO4 и др. более легко растворимые соли; почвы влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Однако реализация этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста П., особенностей рельефа, климата и т.д. Например, на основных изверженных породах формируются П. более богатые Al, Fe, щёлочноземельными и щелочными металлами, а на породах кислого состава — Si. Во влажных тропиках на молодых корах выветривания П. значительно беднее окислами железа и алюминия, чем на более древних, и по содержанию сходны с П. умеренных широт. На крутых склонах, где эрозионные процессы весьма активны, состав твёрдой части П. незначительно отличается от состава почвообразующих пород. В засоленных почвах содержится много хлоридов и сульфатов (реже нитратов и бикарбонатов) кальция, магния, натрия, что связано с исходной засоленностью материнской породы, с поступлением этих солей из грунтовых вод или в результате почвообразования.

Засолением называют процесс накопления солей натрия, кальция, магния в верхнем слое почвы в концентрациях недопустимых для нормального роста и развития растений. Широкое распространение оно получило в Египте, Ираке, Индии, Пакистане и в других засушливых странах. Наибольшее засоление почв в бывшем СССР происходит на орошаемых землях Средней Азии и Закавказья.

Даже при слабом засолении урожайность хлопчатника уменьшается на 20-30%, кукурузы на 40-50%, а пшеницы на 50-60%.

7. В чем выражается ухудшение экологического состояния почвы при ее засолении?

Почва — это природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Важнейшее из свойств почвы — это плодородие, связанное с наличием в ней гумуса и воды.

Очень широкие масштабы приняло загрязнение земли. Как часто встречаются участки, покрытые остатками строительных деталей: панелей, блоков, кирпичей, заваленные золой, шлаками. В районах нефтебаз земли покрыта слоем мазута, нефти, смазочных материалов.

Все больше и больше занимает мусор не только в городе, но и в сельских районах. Причем он может быть загрязнителем почвы и воды. Детали от машин, брошенные на почве, С/Х техника, находящаяся под открытым небом, и просто лежащая, где попало — все это подвергается коррозии, в результате чего железо и другие металлы попадает в почву.

А) Жизнедеятельность почвенных организмов?

Процесс накопления вредных для растений солей в почве, главным образом хлористого и сернокислого натрия (хлориды, сульфаты, карбонаты). Засоленными считаются горизонты почвы с содержанием солей более 0 ,25%. Представители животного мира (главным образом беспозвоночные, живущие в верхних горизонтах почвы и в растительных остатках на поверхности) в процессе жизнедеятельности значительно ускоряют разложение органических веществ и способствуют формированию органо-минеральных почвенных агрегатов, т. е. структуры почвы, соответственно, при засолении почвы данный процесс отсутствует.

Б) Состав грунтовых и поверхностных вод?

В природных условиях засоление почвы происходит в засушливых районах Поволжья, юга Украины, Южного Казахстана и Средней Азии, обычно в понижениях рельефа (солончаки, некоторые группы солонцов). Характерна изреженная галофитная растительность. Возникает оно вследствие излишнего полива орошаемых земель и плохой работы водосборной сети. Происходит смыкание поливных и грунтовых вод, капиллярный подъем солей к поверхности и засоление. Метод борьбы — промывка пресными водами.

10. Какие меры следует принимать для восстановления плодородия почвы при обнаружении ее засоления?

Данный процесс может происходить в естественных условиях засушливых районов в результате капиллярного поднятия солоноватых и солёных вод, а также под влиянием техногенных факторов — вследствие излишнего поступления поливной воды и плохой работы водосборной и дренажной сетей в оросительных системах. В последнем случае происходит смыкание оросительных и грунтовых вод, что вызывает подъём солей по капиллярам к поверхности и засоление орошаемых земель.

Рассоление таких почв производится путём вымывания солей пресными водами. Засоление при неправильном режиме орошения назначается вторичным.

Принятые «Основы земельного законодательства Союза ССР и союзных республик» (1968) предусматривают систему мер, направленных на повышение плодородия почвы и охрану её от эрозии.

Почва — один из природных компонентов, составляющих среду обитания человека. Нарушение почвенных процессов в результате неправильной эксплуатации почвенного покрова приводит к усиленной эрозии почвы, её засолению и заболачиванию.

Изменчивость в пространстве и во времени факторов почвообразования, а, следовательно, и процессов, происходивших в почве в прошлом и совершающихся в настоящем, обусловливает большое разнообразие их в природе. До Докучаева почву классифицировали по отдельным свойствам — химическому составу, гранулометрическому составу и др. В основе современной генетической классификации почвы лежит строение почвенного профиля, отражающее совокупность процессов становления, развития, эволюции почвы и их режимы.

Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций — парки, скверы, дворы — сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии.

1. А.Б. Левин; Е.Б. Петров «Охрана природы» Москва-1985г МИИСП.

2. А.Б. Левин «лекции по охране природы».

3. А.Г. Банников; А.К. Рустамов; А.А. Вакулин «Охрана природы» Москва Агропромиздат 1985г.

4. Волобуев В Р. Введение в энергетику почвообразования. М., 1974.

5. Волобуев В.Р. Почвы и климат. Баку, 1953.

6. Волобуев В.Р. Система почв мира. Баку, 1973.

7. Волобуев В.Р. Экология почв. Баку, 1963.

8. Докучаев В.В. Избранные сочинения: В 3 т. М., 1948-1949. Т. 1-3.

9. Иванова Е.Н., Розов Н.Н. Классификация почв СССР // Докл. совет. почвоведов: VII Междунар. конгр. почвоведов в США. М., 1960.

10. Иенни Г. Факторы почвообразования. М., 1948.

11. Карпачевский Л.О. Экологическое почвоведение. М., 1998.

12. Кылли Р.К. Педоэкологический анализ фитопродуктивности, биогеохимических потоков веществ и гумусного состояния в естественных и культурных экосистемах: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. Новосибирск, 1988.

13. Ляпунов А.А., Титлянова А.А. Системный подход к изучению круговорота вещества и потока энергии в биогеоценозах // О некоторых вопросах кодирования и передачи информации в управляющих системах живой природы. Новосибирск, 1971.

14. Прасолов Л.И. Генезис, география и картография почв. М., 1978.

15. Реймерс Н.Ф., Яблоков А.В. Словарь терминов и понятий, связанных с охраной живой природы. М., 1982.

16. Соболев Ф.С. Почвообразовательный процесс и этапы развития растительности // Почвоведение. 1954. N 1.

17. Соколов И.А. Теоретические проблемы генетического почвоведения. Новосибирск, 1993.

18. Титов И.А. Взаимодействие растительных сообществ и условий среды. М., 1952.

19. Тюрюканов А.Н., Федоров В.М., Н.В. Тимофеев-Ресовский: Биосферные раздумья. М., 1996.

20. Чирита С.В. Экопедология. Бухарест, 1966.

21. Эвальд Э.О взаимоотношении исследований в области генезиса и экологии почв (на примере изучения органического вещества) // Почвоведение. 1972. N 2.

Подобные документы

Влияние разных по интенсивности систем обработки на агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур. Ресурсосберегающие системы удобрений и защиты растений в регулировании показателей дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайности рапса.

дипломная работа [129,5 K], добавлен 27.07.2015

Строение и свойства почвенного профиля. Степень и химизм засоления почв. Количество и скорость всхожести семян, исследование характера морфологических изменений растений на засолённой почве. Пригодность почвы для выращивания рассады овощных культур.

курсовая работа [6,5 M], добавлен 20.08.2012

Плодородие как способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, воздухе и тепле для нормального роста и развития. Значение правильной обработки почвы в повышении данного параметра, механизмы и приемы, типы и значение.

контрольная работа [32,1 K], добавлен 11.05.2014

Особенности почвы, ее некоторые свойства. Методы воздействия на почвы. Специфика определения свойств почвы. Мелиорация — комплекс приемов по улучшению свойств почвы. Почва для растений защищённого грунта. Основные правила составления плодородного грунта.

реферат [15,6 K], добавлен 29.09.2011

Виды органических удобрений. Состав, свойства и технология их получения. Характеристика овощной культуры томатов. Питание растений и требовательность к плодородию почвы. Хозяйственное значение и пищевая ценность. Агрохимический анализ почвы под томатами.

дипломная работа [1,1 M], добавлен 31.07.2015

Рассмотрение плодородия почвы как способности удовлетворять потребности растений в элементах питания и воде. Виды плодородия почв, роль гумуса. Изучение плодородия почв с помощью космических методов. Обзор динамики свойств почвы Чувашской республики.

курсовая работа [32,2 K], добавлен 29.03.2011

Классификация факторов, влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур. Роль антропогенного воздействия на развитие растений. Специфика трудностей выращивания культур при избытке или недостатке влаги. Действие засоления почвы. Биотические факторы.

реферат [24,3 K], добавлен 24.05.2015

Источник

Источники загрязнения почвы – это химические вещества и микроорганизмы, присутствие которых изменяет физические, химические и биологические свойства почвы, что приводит к снижению плодородия почвы, то есть её полезности. Ухудшение состояния и качества почвы также вызвано чрезмерной эксплуатацией и неправильным ее использованием фермерами.

Типы и источники загрязнения и деградации почв

Примеры механического загрязнения

Загрязнение почвы в России вызывается всеми химическими соединениями, радиоактивными элементами и микроорганизмами, присутствующими в почве в повышенных количествах. Результат –изменения характеристик почвы, что препятствует ее нормальному использованию.

Причины загрязнения почвы отмечаются в следующем:

  1. Газы и пыль, выбрасываемые промышленными предприятиями (химическими, нефтехимическими, цементными, сталелитейными заводами, электростанциями и т. д.);
  2. Твердые и жидкие промышленные и городские отходы;
  3. Химикаты, используемые в сельском хозяйстве (удобрения, химические средства защиты растений);
  4. Выбросы транспортных средств.

Другие факторы, разрушающие почву, – это природные явления, происходящие без вмешательства человека. К ним относятся такие естественные виды загрязнения почвы, как землетрясения, эрозия, засуха, пожары.

Эрозия почвы

Эрозия почвы: что это такое, причины возникновения и виды эрозии почвы

Эрозия почвы – это процесс вымывания или растворения поверхностного слоя почвы. Другое определение –  перемещение, сортировка и осаждение в другом регионе частиц почвы, вызванное вымыванием поверхностного слоя почвы дождевой или речной водой (водная эрозия) или сдуванием — ветровой эрозией.

Эрозия также может быть вызвана деятельностью человека, а именно:

  1. Неправильно проведенной мелиорацией;
  2. Вырубкой и сжиганием лесов;
  3. Слишком интенсивным выпасом животных;
  4. Ведением интенсивного сельского хозяйства;
  5. Чрезмерной эксплуатацией водных ресурсов.

Все это вместе или по отдельности приводит к постепенному ухудшению качества земли. Когда почва на участке полностью теряет свою потребительскую ценность, происходит ее опустынивание.

Почвы, на которых невозможно выращивание сельскохозяйственных культур, называют мертвыми почвами. В естественных условиях они встречаются:

  • в непосредственной близости от действующих вулканов;
  • в пустынных районах;
  • в промышленных ландшафтах, например, в отвалах.

Нередко этот процесс необратим, сопровождается сильным преобразованием земель. Строительство домов, укладка асфальта, тротуаров, выкапыванием карьеров, все это пример человеческой деятельности, полностью разрушающей определенные элементы окружающей среды.

Химическое загрязнение почвы

Примеры химических загрязнителей

Изображение от ArtPhoto_studio на Freepik

Однако наибольшее влияние на нарушение биологического баланса почвы оказывает химическое загрязнение. Его основные источники – промышленность, сельское хозяйство и транспорт. Воздействие этих отраслей человеческой деятельности может привести к усталости почвы, снижению ее плодородия.

В крайних случаях загрязнение приводит к деградации почвы и растительности — опустыниванию. Примером такой деградации является техническое разрушение почвы.

Промышленные предприятия выбрасывают пыль, содержащую тяжелые металлы (например, свинец, ртуть) и газы (например, соединения серы, азота, хлора). Также источником загрязнения являются сырая нефть и ее производные, радиоактивные вещества. Наконец, на загрязнение в значительной степени влияет захоронение промышленных отходов.

Сельское хозяйство и транспорт, как источники загрязнения почвы

Причины возникновения экологических проблем в сельской местности

Современные сельскохозяйственные технологии также оказывают значительное влияние на химическое загрязнение почв. Причина – химическая обработка сельскохозяйственных культур. Применяются средства защиты растений – пестициды и токсичные компоненты, содержащиеся в удобрениях и средствах для роста растений.

Особенно негативно влияет на качество почв автомобильный транспорт:

  1. Загрязняет почву и растительность выхлопными газами, содержащими соединения свинца и вредные углеводороды;
  2. Отрицательно влияет на состояние почв из-за вышеупомянутой технической деградации почв, вызванной строительством коммуникационных и транспортных путей.

Последствия загрязнения почвы

Проблемы с почвой

Загрязнение изменяет состав и состояние почвы химически, физически и биологически. Чрезмерное использование искусственных удобрений и использование средств защиты растений нарушают течение вегетации растений и ухудшают структуру почвы. Это приводит к снижению плодородия почвы, что, в свою очередь, снижает урожайность. Следствием этого является снижение качества пищи и качества кормов для животных.

Основные последствия загрязнения почвы:

  1. Засоление, несоответствующая реакция (подщелачивание или закисление), сопровождающееся вымыванием питательных веществ, особенно калия;
  2. Ухудшение структуры почвы – пересушивание или заиление;
  3. Снижение плодородия почвы в результате изменения ее физических, химических и микробиологических свойств;
  4. Отрицательное влияние загрязнения почвы на развитие растений и организмов на более высоких уровнях пищевой цепи (на животных и человеке).

Химические загрязнители почвы в результате промышленной деятельности могут проникать через сельскохозяйственные культуры, а затем попадать в организмы животных и людей. Они также могут оказывать прямое влияние на загрязнение поверхностных и подземных вод в результате вымывания вредных веществ из почв.

Техническое и химическое загрязнение разрушает экологическую и эстетическую ценность растительного покрова. Химическое воздействие на состояние почвы изменяет ее pH, вызывая закисление. Подкисление почв приводит к угнетению развития микроорганизмов, а под влиянием процессов разложения органических веществ, выделяются ядовитые вещества.

Пути решения загрязнения почвы

Основные пути решения проблемы загрязнения почвы:

  1. Правильное земледелие с использованием преимущественно натуральных удобрений, рациональное использование искусственных удобрений и средств защиты растений;
  2. Предотвращение эрозии – мелиоративные работы, среднеполевые насаждения, облесение пустошей;
  3. Предотвращение загрязнения почвы из муниципальных источников – сокращение количества отходов и надлежащее управление (сортировка отходов, компостирование, сбор опасных отходов), очистка сточных вод;
  4. Ограничение промышленных источников загрязнения почвы – использование современных экологически чистых технологий и правильное обращение с производственными отходами;
  5. Очистка почвы от токсичных веществ и раскисление закисленной почвы;
  6. Для восстановления загрязненных почв предпринимаются сложные, многоступенчатые меры по восстановлению их полезности – рекультивация почв. Но такой территории требуется много лет, чтобы снова образовался слой почвы. 

К сожалению, некоторые химические загрязнители могут оставаться в почве веками, и никакая обработка не может этого изменить. Поэтому, чтобы ускорить процесс удаления токсичных веществ из почвы и их реабилитации, загрязненную почву смешивают с чистой.

Экология почвы

Комитет по образованию и науке администрации г.Перми

Лицей №1 при Пермском государственном техническом университете

Отделение Промышленной экологии

ОТЧЕТ ОБ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РЕФЕРАТИВНОЙ РАБОТЕ на тему Экология почвы

Научные руководители:

А.Г. Миков
Старший науч. сотрудник

Т. В. Сентебова
Исполнитель,
учащийся 108А класса

В. В. Яковина

Пермь 2000

РЕФЕРАТ

Отчет 32 с., 5 табл., 7 источников.

ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ, ПЛОДОРОДИЕ, МЕЛИОРАЦИЯ, ВТОРИЧНОЕ ЗАСОЛЕНИЕ,
ПЕСТИЦИДЫ, ЭРОЗИЯ, КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ, pH, ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ, НЕФТЕПРОДУКТЫ,
ГИГИЕНА ПОЧВЫ, ОТХОДЫ, ДЕГРАДАЦИЯ.

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.

Работа может использоваться как в учебных целях, так и на практике для
использования приведенных методов повышения почвенного плодородия. (Так,
например, приведенные цифры по внесению определенного соотношения
почвенных удобрений могут активно использоваться при выращивании каких-либо
пищевых культур).

CОДЕРЖАНИЕ

Введение….……………………………………………………………………………………4

1. Почвенный покров и его использование…………………………………………………5

2. Интенсификация земледелия. Мелиорация и ее последствия…………………………..8

2.1. Орошение. Борьба с вторичным засолением почвы……………………………………8

2.2. Осушение почвы………………………………………………………………………..10

2.3. Применение удобрений. Пестициды………………………………………………….11

3. Эрозия почв (водная и ветреная) и методы борьбы с
нею……………………………..13

4. Промышленное загрязнение почвы……………………………………………………..15

4.1. Кислотные дожди………………………………………………………………………15

4.2. Тяжелые металлы……………………………………………………………………….17

Свинцовая интоксикация……………………………………………………………………17

4.3. Земельные отношения: зарубежный опыт регулирования…………………………..19

5. Загрязнение нефтепродуктами…………………………………………………………..21

6. Гигиена почвы. Обезвреживание отходов………………………………………………23

6.1. Роль почвы в обмене веществ…………………………………………………………..23

6.2. Экологическая взаимосвязь между почвой и водой и жидкими отходами

(сточными водами)…………………………………………………………………………..…24

6.3. Пределы нагрузки почвы твердыми отходами (бытовой и уличный
мусор,
пром. отходы, сухой ил после осаждения сточных вод, радиоакт.
вещества)….………..…24

6.4. Роль почвы в распространении различных заболеваний………………………….…26

6.5. Вредное действие основных типов загрязнителей (твердых и жидких
отходов), приводящих к деградации почвы………………………………………………………………26

6.5.1. Обезвреживание жидких отходов в почве…………………………………….……26

6.5.2. Обезвреживание в почве твердых отходов…………………………………..……..27

6.5.2.1. Сбор и вывоз мусора…………………………………………………………….…28

6.5.2.2. Окончательное удаление и обезвреживание………………………………………28

6.6. Удаление радиоактивных отходов…………………………………………………….29

Заключение……………………………………………………………………………..……31

Список использованных источников……………………………………………………….32

ВВЕДЕНИЕ

Определенная часть почв как в России, так и во всем мире с каждым
годом выходит из сельскохозяйственного обращения в силу разных причин,
подробно рассмотренных в УИР. 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 (Определение мелиорации см. в основной части
работы), повышающими плодородие почвенного покрова, а прежде всего с самим
негативным воздействием на почву, и как его избежать.

Эти исследования дают представление о вредном воздействии на почву и
проводились по ряду книг, статей и научных журналов, посвященных проблемам
почвы и защите окружающей среды.

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.

ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ [1, c. 9]

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его значение
для жизни общества определяется тем, что почва является основным источником
продовольствия, обеспечивающим 97—98% продовольственных ресурсов населения
планеты. Вместе с тем, почвенный покров является местом деятельности
человека, на котором размещается промышленное и сельскохозяйственное
производство.

Выделяя особую роль продовольствия в жизни общества, еще В. И. Ленин
указывал [2]: “Настоящие основы хозяйства — это продовольственный фонд”.

Важнейшее свойство почвенного покрова — его плодородие, под которым
понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай
сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие почвы регулируется
запасом питательных веществ в почве и ее водным, воздушным и тепловым
режимами. Велика роль почвенного покрова в продуктивности наземных
экологических систем, так как почва питает сухопутные растения водой и
многими соединениями и является важнейшим компонентом фотосинтетической
деятельности растений. Плодородие почвы зависит и от аккумулированной в ней
величины солнечной энергии. Живые организмы, растения и животные,
населяющие Землю, фиксируют солнечную энергию в форме фито- или зоомассы.
Продуктивность наземных экологических систем зависит от теплового и водного
баланса земной поверхности, которым определяется многообразие форм обмена
материей и веществом в пределах географической оболочки планеты.

Анализируя значение земли для общественного производства, К. Маркс
выделял два понятия: земля-материя и земля-капитал. Под первым из них
следует понимать землю, возникшую в процессе ее эволюционного развития
помимо воли и сознания людей и являющуюся местом поселения человека и
источником его пиши. С того момента, когда земля в процессе развития
человеческого общества становится средством производства, она выступает в
новом качестве—капитала, без которого немыслим процесс труда, “…потому
что она дает рабочему… место, на котором он стоит…, а его
процессу—сферу действия…” [3]. Именно по этой причине земля является
универсальным фактором любой человеческой деятельности.

Роль и место земли неодинаковы в различных сферах материального
производства, прежде всего в промышленности и сельском хозяйстве. В
обрабатывающей промышленности, в строительстве, на транспорте земля
является местом, где совершаются процессы труда независимо от естественного
плодородия почвы. В ином качестве выступает земля в сельском хозяйстве. Под
воздействием человеческого труда естественное плодородие из потенциального
превращается в экономическое. Специфика использования земельных ресурсов в
сельском хозяйстве приводит к тому, что они выступают в двух различных
качествах, как предмет труда и как средство производства. К. Маркс отмечал:
“Одним только новым вложением капиталов в участки земли… люди увеличивали
землю-капитал без всякого увеличения материи земли, т. е. пространства
земли” [3, т. 4, с. 176].

Земля в сельском хозяйстве выступает в качестве производительной силы благодаря своему естественному плодородию, которое не остается постоянным.
При рациональном использовании земли такое плодородие может быть повышено за счет улучшения ее водного, воздушного и теплового режима посредством проведения мелиоративных мероприятии н увеличения содержания в почве питательных веществ. Напротив, при нерациональном использовании земельных ресурсов их плодородие падает, вследствие чего происходит снижение урожайности сельскохозяйственных культур. В некоторых местах возделывание культур становится вовсе невозможным, особенно на засоленных и эродированных почвах.

При низком уровне развития производительных сил общества расширение производства продуктов питания происходит за счет вовлечения в сельское хозяйство новых земель, что соответствует экстенсивному развитию сельского хозяйства. Этому способствуют два условия: наличие свободных земель и возможность ведения хозяйства на доступном среднем уровне затрат капитала на единицу площади. Такое использование земельных ресурсов и ведение сельского хозяйства типичны для многих развивающихся стран современного мира.

В эпоху НТР произошло резкое разграничение системы ведения земледелия в
промышленно развитых и развивающихся странах. Для первых характерна
интенсификация земледелия с использованием достижений НТР, при которой
сельское хозяйство развивается не за счет увеличения площади обрабатываемой
земли, а благодаря увеличению размеров капитала, вкладываемого в землю.
Известная ограниченность земельных ресурсов для большинства промышленно
развитых капиталистических стран, увеличение спроса на продукты земледелия
во всем мире в связи с высокими темпами роста населения, более высокая
культура земледелия способствовали переводу сельского хозяйства этих стран
еще в 50-е годы на путь интенсивного развития. Ускорение процесса
интенсификации сельского хозяйства в промышленно развитых капиталистических
странах связано не только с достижениями НТР, но главным образом с
выгодностью вложения капитала в сельское хозяйство, что сконцентрировало
сельскохозяйственное производство в руках крупных землевладельцев и
разорило мелких фермеров.

Иными путями развивалось сельское хозяйство в развивающихся странах.
Среди острых естественно-ресурсных проблем этих стран можно выделить
следующие: низкую культуру земледелия, вызвавшую деградацию почв
(повышенную эрозию, засоление, снижение плодородия) и естественной
растительности (например, тропических лесов), истощение водных ресурсов,
опустынивание земель, особенно отчетливо проявившееся на африканском
континенте. Все эти факторы, связанные с социально-экономическими
проблемами развивающихся стран, привели к хронической нехватке в этих
странах продовольствия. Так, на начало 80-х годов по обеспеченности на
одного человека зерном (222 кг) и мясом (14 кг) развивающиеся страны
уступали промышленно развитым капиталистическим странам соответственно в
несколько раз. Решение продовольственной проблемы в развивающихся странах
немыслимо без крупных социально-экономических преобразований.
В нашей стране основу земельных отношений составляет общегосударственная
(общенародная) собственность на землю, возникшая в результате
национализации всей земли. Аграрные отношения строятся на основе планов, по
которым должно развиваться сельское хозяйство в будущем, при финансово-
кредитной помощи государства и поставок необходимого количества машин и
удобрений. Оплата работников сельского хозяйства по количеству и качеству
труда стимулирует постоянное повышение их жизненного уровня.

Использование земельного фонда как единого целого осуществляется на
основах долговременных государственных планов. Примером таких планов
явилось освоение целинных и залежных земель на востоке страны (середина 50-
х годов), благодаря которому стало возможным за короткий срок ввести в
состав пахотных земель более 41 млн. га новых площадей. Еще пример —
комплекс мероприятий, связанных с выполнением Продовольственной программы,
предусматривающей ускорение развития сельскохозяйственного производства на
основе повышения культуры земледелия, широкого проведения мелиоративных
мероприятий, а также осуществления широкой программы социально-
экономического переустройства сельскохозяйственных районов.

Земельные ресурсы мира в целом позволяют обеспечить продуктами питания
большее количество людей, чем имеется в настоящее время и чем оно будет в
ближайшем будущем. Вместе с тем, в связи с ростом населения, особенно в
развивающихся странах, количество пашни на душу населения сокращается.

В земледельческих районах в направлении с севера на юг наблюдается закономерное уменьшение площади слабоокультуренных угодий и возрастание площади пашни, которая достигает максимума в лесостепной и степной зонах.
Если в северных областях Нечерноземной зоны РСФСР площадь пашни составляет
5—6% общей площади, то в лесостепной и степной зонах площадь пашни увеличивается более чем в 10 раз, достигая 60—70%. Севернее и южнее этих зон земледельческая территория резко сокращается. На севере граница устойчивого земледелия определяется суммой положительных температур 1000° за вегетационный период, на юге — годовой суммой осадков в 200—300 мм.
Исключение составляют лучше увлажненные предгорные и горные районы юга
Европейской части страны и Средней Азии, где земледельческая освоенность территории составляет 20%. На севере Русской равнины в лесотундровой и тундровой зонах площадь пашни составляет лишь 75 тыс. га (менее 0,1% территории).

Для ускорения развития сельского хозяйства страны требуется осуществление
ряда крупномасштабных мероприятий: внедрение научно обоснованной системы земледелия для каждой природной
зоны и ее отдельных регионов; осуществление широкой программы мелиорации земель в различных природных
зонах; ликвидация процессов вторичного засоления и заболачивания мелиоративных
массивов; применение комплексов мероприятий по борьбе с водной и ветровой эрозией
на площадях, измеряемых миллионами гектаров; создание сети культурных пастбищ в различных природных зонах с
применением их орошения, обводнения и внесения удобрений; проведение широкого комплекса мероприятий по окультуриванию освоенных
почв с созданием глубокого оструктуренного горизонта; модернизация машинно-тракторного парка и почвообрабатывающих орудий; применение полноценной дозы удобрений под все вилы сельскохозяйственных культур, в том числе малорастворимых в защитной оболочке; осуществление комплекса мероприятий по социальному переустройству земледельческих территорий (строительство дорог, жилищ, складов, школ, больниц и т. д.); всемерное сохранение существующего земельного фонда. Эта программа может быть рассчитана на продолжительное время.

Нечерноземная зона РСФСР простирается от Прибалтийских равнин на западе
до Уральского хребта на востоке, от побережья Северного Ледовитого океана
на севере до границы лесостепи на юге. Ее площадь составляет около 2,8 км2.
Нечерноземье отличается высокой концентрацией населения. Здесь проживает
более 60 млн. человек (около 44% населения РСФСР), в том числе около 73% в
городах. Эта зона насчитывает 47 млн. га сельскохозяйственных угодий, из
них 32 млн. га — пашни. Нечерноземная зона отличается развитым сельским
хозяйством, на долю которого приходится до 30% сельскохозяйственной
продукции РСФСР, в том числе почти все льноволокно, до 20% зерна, более 50
— картофеля, около 40 — молока и яиц, 43 — овощей, 30% — мяса.

Важнейшей особенностью Нечерноземной зоны является наличие большой
площади естественных кормовых угодий. На каждый гектар пашни здесь
приходится от 1 до 3 га кормовых сенокосов и пастбищ. Природно-
климатические условия почти повсеместно благоприятствуют развитию сельского
хозяйства мясо-молочной специализации. Для интенсификации сельского
хозяйства предполагается на болотах и заболоченных землях провести
мелиоративные мероприятия и химизацию сельскохозяйственных угодий.

2. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ. МЕЛИОРАЦИЯ И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ [1, с.

14]

С переводом земледелия страны на интенсивный путь развития предполагается
прежде всего лучшее использование существующего земельного фонда, повышение
плодородия почв и резкое повышение урожайности основных зерновых, кормовых
и технических культур, разработка и внедрение научно обоснованной системы
земледелия, которые должны сочетаться с продуманными мерами по
предупреждению нежелательных экологических последствий.

Интенсификация земледелия невозможна без улучшения плодородия почвы с
помощью мелиоративных мероприятий. Однако эти мероприятия не дадут
полноценной отдачи без внесения полной дозы минеральных удобрений,
сбалансированной по отдельным компонентам. Химические методы широко
используются и для сохранения выращенной сельскохозяйственной продукции.
Ограничение вредного воздействия водной и ветровой эрозии является также
одним из наиболее эффективных и доступных способов повышения плодородия
почвы.

Под мелиорацией почв понимают систему мероприятий, связанных с коренным
улучшением свойств почвы и условий почвообразования с целью повышения
плодородия почвы. Мелиорация осуществляется путем искусственного
регулирования водно-теплового, воздушного, солевого, биохимического и
других режимов с помощью орошения, осушения, промывок, обработки почвы и
внесения в нее химических и органических удобрений. Мелиорация почвы—важный
агротехнический метод, особенно для территорий с неблагоприятным водно-
тепловым и воздушным режимом почвы и ее засолением.

Различают два вида мелиорации: орошение земель, при котором наибольшее
значение имеет искусственное увлажнение почвы благодаря подаче воды для
повышения влагообеспеченности растений и их урожая; осушение земель, при
котором преследуется цель отвести избыточную влагу из пределов корневого
слоя для достижения необходимых водно-тепловых условий произрастания
растений и улучшения аэрации почв.

Оба вида мелиорации практикуются с момента возникновения земледелия, хотя
их научные основы были разработаны лишь в XX в.
Потребность в мелиорации земель мира определяется прежде всего
климатическими особенностями. Большая часть населения Земли проживает в
тропическом и субтропическом поясах, где особенно требуется орошение
земель. Почти 20% населения проживает на территориях, где требуется борьба
с избыточным увлажнением почв. Поэтому оросительные и осушительные
мелиорации земель применялись с древнейших времен. Практика показывает, что
при орошении земель урожайность сельскохозяйственных культур повышается в
2—3 раза, а возделывание некоторых из них (рис, хлопок) вообще невозможно
без орошения.

В настоящее время площадь орошаемых земель во всем мире, по экспертным
оценкам Всемирной организации по проблеме продовольствия (ФАО), составляет
236 млн. га, из них около половины приходится на территорию Южной Азии.
Около 60% всех орошаемых площадей мира приходится на долю четырех стран:
Китая—85,2 млн. га (45% обрабатываемой площади), Индии — 36.4 (21%), США—
16,5 (9%), бывшего СССР — 16,0 (7% обрабатываемой площади). Эксперты ФАО
полагают, что к концу XX в. площадь орошаемых земель в развивающихся
странах возрастет на 50%, главным образом, за счет расширения орошаемого
земледелия в Южной Азии, Африке и Латинской Америке. В развитых
капиталистических странах прогнозируется умеренный рост орошаемых площадей
(порядка 17—19%), причем особое внимание уделяется экономии воды при
Орошении, поскольку потери ее в открытых каналах на фильтрацию и испарение
в настоящее время оцениваются в 40—60%.

Орошаемое земледелие в развивающихся странах со скудной дозой минеральных
удобрений и современных средств защиты растений не может привести к резкому
росту урожайности. Разрыв в масштабах применения минеральных удобрений от
промышленно развитых стран здесь еще весьма велик. Так, в Индии 1 га
обрабатываемой земли получает минеральных удобрений в 7 раз меньше, чем в
США. Послеуборочные потери урожая в развивающихся странах оцениваются в
25—40%, вследствие чего амбарный урожай на такой же процент меньше
биологического.

В целом мире многими исследователями фиксируется возрастание; степени
засушливости климата, особенно на Африканском континенте. Катастрофические
засухи 70-х годов охватили огромные территории Африки (Эфиопия, Судан,
Вольта, Чад, Нигерия, Мавритания, Сенегал, Кения, Танзания и др.).
Засушливые явления наблюдались в Латинской Америке (Бразилия, Аргентина,
Парагвай, Боливия). Засухи отмечались в пределах Северной Америки. Только в
XX в. их насчитывается более 26. В Северной Америке наиболее часты засухи в
центральных районах США и Канады.

Причиной засух являются квазиритмические колебания увлажненности, а также
антропогенные факторы. К последним относят уничтожение лесов на обширных
территориях, неумеренный выпас скота, приводящий к деградации растительного
покрова, и другие факторы подстилающей поверхности суши, нарушающие
естественный влагооборот. Необходимость осуществления крупных мелиоративных
мероприятии в России диктуется неблагоприятными климатическими условиями
обширных территорий, вследствие которых большая масса сельскохозяйственных
земель находится в районах избыточного либо недостаточного увлажнения.
Мелиорация земель является важнейшей мерой, необходимой для неуклонного
наращивания производства зерна и создания устойчивой кормовой базы
животноводства, повышения общей эффективности сельскохозяйственного
производства.

Неблагоприятные климатические условия в засушливые годы приводят к
большим колебаниям валового сбора зерновых в урожайные и неурожайные годы,
достигающим около 60—70 млн. т. Развитие мелиорации включает в себя ввод
новых площадей и реконструкцию старых. Предусмотрены другие меры,
направленные на упорядочение структуры посевов, с целью повышения удельного
веса производства зерна, кукурузы на зерно и кормовых культур, внесения
полной дозы минеральных удобрений (330—350 кг), сбалансированных по
отдельным компонентам. Особое внимание обращается на повышение уровня
мелиоративного строительства, внедрение прогрессивных мер организации
труда, экономное использование водных ресурсов на мелиоративных системах,
особенно в орошаемом земледелии.

С развитием орошаемого земледелия выдвигаются экологические проблемы.
Главная из них — борьба с вторичным засолением почв, которое возникает при
неумеренном орошении и высоком уровне грунтовых вод. Решение этой проблемы
возможно при разработке и внедрении научно обоснованных норм полива
применительно к конкретным климатическим и гидрологическим условиям
территорий.

Борьба с засолением почвы актуальна и в глобальном масштабе. Засоление
почвы происходит почти на половине орошаемых земель мира, в том числе на
30% орошаемых земель США. Хотя в нашей стране достигнуты значительные
успехи в борьбе с засолением почвы, это явление не ликвидировано до сих
пор.

При осуществлении широких мелиоративных мероприятий в зоне степей следует
иметь в виду, что новообразование грунтовых вод здесь происходит
значительно быстрее, нежели в зонах полупустынь и пустынь. Примерно за 10
лет уровень грунтовых вод может достигнуть критического состояния (1,5—2,5
м от поверхности), вызывая засоление и заболачивание почвы. Кроме того, в
условиях орошения возникает способность вторичного содового засоления почв,
так как южные черноземы и каштановые почвы в ряде районов имеют повышенную
остаточную солонцеватость и щелочность на глубине 0,5—1 м. Присутствие соды
в поверхностных горизонтах почвы вызывает ряд сложных трудно устранимых
физико-химических процессов, снижающих плодородие почвы. В степных районах
Прикаспийской низменности почти отсутствует верхняя зона пресных вод при
слабой естественной дренированности территории. В Среднем и Нижнем Поволжье
из 8,2 млн. га земель, пригодных для орошения, лишь 14,6% не потребуется
дренажа. В Зауралье к воздействию указанных факторов добавляется
необходимость учета более сокращенного по сравнению с условиями Европейской
части России вегетационного периода, когда возможна потеря части урожая
вследствие наступления ранних заморозков.

Основной экологической проблемой орошаемого земледелия в степной и
аридной зонах является предотвращение вторичного засоления почвы. Она может
решаться различными методами: гидротехническим (строительство глубокого
дренажа), мелиоративным (нормирование поливов, вплоть до перехода на
“голодные” нормы полива во влажные годы, промывка мелиоративных систем),
агрономическим (внедрение фитомелиорации, глубокое рыхление почвы).

Проблема, тесно связанная с экологической — нормирование качества
возвратной (дренажной) воды, сбрасываемой с полей орошения, содержащих
включения минеральных удобрений, гербицидов и пестицидов. Она является
особенно актуальной для пустынной и полупустынной зон России, где водные
ресурсы весьма ограничены и существует опасность их истощения.

Экономия воды в орошаемом земледелии является одной из наиболее
ответственных задач водного хозяйства страны. Главный путь ее решения:
повышение коэффициента полезного действия (к.п.д.) оросительных систем,
который меняется в весьма широких пределах. Это означает, что в старых
мелиоративных системах на пути от источника водозабора до корнеобитаемого
слоя орошаемого поля теряется от 65 до 75% воды. Поэтому инженерное
переустройство оросительных систем является действенным средством не только
экономии воды, но и дальнейшего развития орошаемого земледелия.
2.2. Осушение почвы

Осушение по своей принципиальной основе противоположно орошению. Его
существо заключается в отводе избыточной влаги за пределы корнеобитаемого
слоя растений с целью улучшения водно-теплового режима почвы и повышения ее
плодородия. Осушению подвергаются переувлажненные земли и болота с целью
вовлечения последних в сельскохозяйственное производство. Поэтому осушаемые
массивы располагаются в зоне избыточного увлажнения.

Высокой заболоченностью отличаются равнинные территории с замедленным
водообменом и высоким положением уровня грунтовых вод. Много заболоченных
земель и болот имеется на Европейском Севере и Северо-Западе (около 60%
общей площади). Сильной заболоченностью отличаются Полесье, Мещерская и
Костромская низменности. Однако центром мировой заболоченности
является Западно-Сибирская низменность площадью в 1,3 млн. кв. км,
заболоченность которой составляет около 50%. Болота распространены на
территории Якутии, Дальнего Востока. Методы осушения заболоченных земель в
принципе мало отличаются друг от друга. Основной метод заключается в
понижении уровня грунтовых вод с помощью открытого либо закрытого дренажа.
В настоящее время развитие получил более прогрессивный метод осушения —
двустороннее регулирование, когда мелиоративная система может
использоваться в засушливые периоды — для орошения земель, а во влажные —
для отвода избыточных вод через дренажную сеть. Потенциальный фонд для
осушения земель в России весьма велик.

Мелиорация земель — активный метод повышения продуктивности земледелия.
Наибольший экономический эффект мелиорация земель приносит в том случае,
если она проводится в комплексе с хозяйственным освоением земель, включая
их химизацию, культур-технические работы и надлежащий уход за посевами. В
70-е годы при быстром росте осушаемых земель в отдельных районах отмечалась
тенденция отставания их хозяйственного освоения, что снижало эффективность
мелиорации. В отдельных случаях земли переосушивались (Белорусское
Полесье). Внедрение мелиоративных систем двустороннего регулирования
позволяет проводить мелиорацию более эффективно.

Неблагоприятные экологические последствия осушения земель заключаются в
их переосушении, вследствие чего снижается уровень грунтовых вод в
прилегающих территориях и происходит уменьшение величины устойчивого стока
в реки, а в ряде случаев на прилегающих территориях наблюдается подсыхание
лесов и исчезновение влаголюбивой растительности. Вместе с тем, повышенная
густота открытой осушительной сети может привести к повышению весенних
максимумов стока на малых реках. На крупных мелиоративных системах
наблюдается существенное обеднение растительного и животного мира. Низкое
качество осушительной мелиорации может привести к вторичному заболачиванию
почвы.

2.3. Применение удобрений. Пестициды

Ежегодно вместе с урожаем из почвы выносятся десятки миллионов тонн
питательных веществ: азота, калия, фосфора, магния, серы и других, которые
необходимо компенсировать. Поэтому внесение в почву органических и
минеральных удобрений является важнейшим средством повышения плодородия
почв.

Каждый рубль затрат на минеральные удобрения приводит к возрастанию
окупаемости, оцениваемой для различных видов сельскохозяйственной продукции
от 2 до 5 руб. Особенно эффективно применение удобрений в южных районах
страны при выращивании хлопка, сахарной свеклы, плодов, овощей. В этих
условиях затраты на внесение удобрений окупаются в течение года. Данные о
повышении урожайности приводятся в табл. 1.

Таблица 1

Повышение урожайности от внесения в почву минеральных удобрений в пересчете на 100% содержания питательных веществ

|Сельскохозяйственная |Прирост урожая на 1 т |
|культура |внесенных минеральных |
| |удобрений, т |
| |Р2О5 |N |Ка2О |
|Хлопок-сырец |5—6 |10-14 |2 |
|Сахарная свекла (корни) |50—60 |100—160|40—50 |
|Картофель (клубни) |40—80 |120 |40—60 |
|Пшеница и рожь |20—25 |15—20 |3—4 |

Содержание питательных веществ в минеральных удобрениях обычно выражают в
процентах азота, фосфора и калия. В России из фосфорных удобрений широко
применяют двойной суперфосфат (до 50% P2O5), из азотных—карбамид (42—46%
N), жидкий аммиак (82,3% N), из калийных удобрений — хлористый калий
(50—62% Ка2О), из комплексных удобрений — аммофос (10— 11% N + 46—48%
Р2О5), нитроаммофос (21—22% N +21— 22% Р2О5), а также новые виды
комплексных удобрений.

При сбалансированном использовании минеральных удобрений каждый рубль на
их производство обеспечивает прибавку урожая на 10 руб. Это достигается при
соотношении азота, фосфора и калия в удобрениях 1:1,1: 0,8. Между тем,
структура производства минеральных удобрений пока не соответствует этому
соотношению. С улучшением структуры производства и использованием
минеральных удобрений должен значительно увеличиться урожай.

Химикаты в земледелии применяются при защите растений от действия
вредителей, сокращении потерь урожая при его транспортировке и хранении.
Потери урожая от действия вредителей в мире приводятся в табл. 2.

Эксперты ООН оценивают ежегодные потери урожая в 75 млрд. долл.,
которые складываются из потерь от вредителей (30 млрд. долл.), от болезней
растений (25 млрд. долл.) и действия сорняков (20 млрд. долл.). Потери
биологического урожая от действия вредителей для различных культур
составляют 30—50%. Особенно велики потери биологического урожая для хлопка,
картофеля, фруктов и винограда. Необходимость применения пестицидов —
химических средств защиты от действия сорняков, вредных насекомых, клещей,
болезнетворных грибков вызывается “биологическим взрывом” разнообразных
вредителей в мире. (Нашествие колорадского жука в США и Европе, гессенской
мухи в США, крыс в тропическом поясе и т.д.). Сельскому хозяйству приносят
ущерб около 8 тыс. различных грибков, 10 тыс. насекомых, около 2
тыс.червей.

Таблица 2

Годовые потери сельскохозяйственных продуктов в мире от действия вредителей

|Культура |Урожай, |Потери,|Культура |Урожай|Потери, |
| |млн. т |млн. т | |, млн.|млн. т |
| | | | |т | |
|Зерновые |960-1000|500—510|Хлопок |11—12 |5—6 |
|Сахарная |210—250 |65—75 |(волокно) | |21—22 |
|свекла | | |Фрукты |66-67 | |
|Картофель |270—290 |125—135|Овощи |200 |78—79 |
|Виноград |50 |25—26 | | | |

Пестициды по воздействию на вредителей делятся на следующие группы: гербициды — средство уничтожения сорняков, инсектициды—средство для борьбы с вредными насекомыми, нематоциды — для уничтожения червей, фунгициды — для борьбы с грибковыми и вирусными заболеваниями, бактерициды — для уничтожения возбудителей болезней, дефолианты — средство для удаления листвы. К классу пестицидов относят и ростовые вещества, используемые для ускорения либо торможения роста некоторых растений.

Пестициды широко используются в сельском хозяйстве. По мнению зарубежных исследователей, применение пестицидов позволяет сберечь 50% урожая хлопка, картофеля, фруктов, увеличить на 25% производство мяса, молока и шерсти.

Защита растений позволяет потенциально сохранить 15 млн. т зерна, 10 млн. т сахарной свеклы, 1,4 млн. т хлопка, 10 млн. т овощей. Принося, как и удобрения, огромную пользу сельскому хозяйству, пестициды вызывают нежелательные вторичные экологические последствия: гибель некоторых видов полезных растений, насекомых (муравьев, пчел и др.). Некоторые виды их
(например, ДДТ) оказывали вредное воздействие на животный мир и здоровье человека.

В 90-е годы в нашей стране стали широко применяться биологические методы
защиты растений, не оказывающие вредных воздействий на здоровье человека и
окружающую среду. Они дешевы и высокоэффективны, поэтому перспективны.
Внесение минеральных удобрений приводит к их вымыванию из поверхностных
горизонтов почвы. Особенно опасны соединения фосфора, обычно попадающие в
водоемы в связанном виде вместе с частицами почвы и способные мигрировать
на большие расстояния. При многолетнем применении больших доз фосфорных
удобрений, в особенности туков двойного суперфосфата, в почве могут
накапливаться элементы, обладающие повышенной токсичностью. Внесение
повышенных доз калийных удобрений может приводить к изменению соотношения
между калием и натрием в пастбищном корме, которое вызывает заболевания
скота.

Повышение дозы нитратов в воде неблагоприятно отражается на живых
организмах, так как под действием кишечных бактерии они переводятся в
нитриты, обладающие повышенной токсичностью. Азот мигрирует обычно в
составе водных растворов, проникая в состав как поверхностных, так и
подземных вод. Миграция соединений фосфора вместе с азотом, создавая
питательную среду для сине-зеленых водорослей и высшей водной
растительности, вызывает эвтрофикацию водоемов — загрязнение водоемов
биогенными элементами, приводящее к резкому ухудшению кислородного режима
водоема и снижению качества воды и, как следствие, к вымиранию рыб. Вода
таких водоемов становится непригодной к употреблению в пищу. За последние
годы эвтрофикация водоемов получила широкое распространение, особенно в
Западной Европе, Японии и США. Поэтому при применении химикатов необходимо
принимать меры по предупреждению отрицательных экологических последствий.
Одной из таких мер является внедрение капсулированных удобрений в
водозащитной оболочке.

3. ЭРОЗИЯ ПОЧВ (ВОДНАЯ И ВЕТРЕНАЯ) И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НЕЮ [1, с. 22]

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. Водная и ветровая эрозии, вызывая истощение почвенных ресурсов,
являются опасным экологическим фактором.

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.

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
( H2CO3). [5, с. 423-424]
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.

В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два термина
– кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, котoрые при
растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода
(Н+). Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде
образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Термин рН
используют в качестве показателя кислотности воды. “Термин рН значит в
переводе с английского “показатель степени концентрации ионов водорода”.
[5, с. 428]

Значение рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах
присутствуют как ионы водорода(Н+), так и гидроксид-ионы (ОН-). Когда
концентрация ионов водорода (Н+) в воде или растворе равна концентрации
гидроксид-ионов (ОН-) в том же растворе, то такой раствор является
нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на шкале от 0
до 14). Как вы уже знаете, при растворении кислот в воде повышается
концентрация свободных ионов водорода (Н+). Они то и повышают кислотность
воды или, иными словами, рН воды. При этом, с повышением концентрации ионов
водорода (Н+) понижается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). Те растворы,
значение рН которых на приведенной шкале находится в пределах от 0 до 7 до 14, называются щелочными.

Следует обратить внимание еще на одну особенность шкалы рН. Каждая
последующая ступенька на шкале рН говорит о десятикратном уменьшении
концентрации ионов водорода (Н+) (и, соответственно, кислотности) в
растворе и увеличении концентрации гидроксид-ионов (ОН-). Например,
кислотность вещества со значением рН4 в десять раз выше кислотности
вещества со значением рН5, в сто раз выше, чем кислотность вещества со
значением рН6 и в сто тысяч раз выше, чем кислотность вещества со значением
рН9.

Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими
загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами азота
(NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в
результате деятельности металлургических предприятий и электростанций, а
также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию с водой атмосферы,
они превращаются в растворы кислот – серной, сернистой, азотистой и
азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

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 [4, с. 94].

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. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего
дня механизм до конца еще не изучен, “сложная смесь загрязняющих веществ,
включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы…в совокупности
приводят к деградации лесов [4, с. 101].

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.

4.2. Тяжелые металлы

Тяжёлые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности,
уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные
загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они должны стать
самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы.
Загрязнение тяжёлыми металлами связано с их широким использованием в
промышленном производстве вкупе со слабыми системами очистки, в результате
чего тяжёлые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и почву,
загрязняя и отравляя её.

Тяжёлые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам,
наблюдения за которыми обязательны во всех средах. В различных научных и
прикладных работах авторы по-разному трактуют значение понятия “тяжёлые
металлы”. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают
элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам
(например, мышьяк).

Почва являются основной средой, в которую попадают тяжёлые металлы, в том
числе из атмосферы и водной среды. Она же служит источником вторичного
загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из неё в Мировой океан. Из
почвы тяжёлые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу
более высокоорганизованным животным.

Свинцовая интоксикация

В настоящее время свинец занимает первое место среди причин
промышленных отравлений. Это вызвано широким применением его в различных
отраслях промышленности. Воздействию свинца подвергаются рабочие,
добывающие свинцовую руду, на свинцово-плавильных заводах, в производстве
аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении хрустального
стекла или керамических изделий, этилированного бензина, свинцовых красок и
др. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды в окрестности
таких производств, а также вблизи крупных автомобильных дорог создает
угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и прежде
всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.

С сожалением надо отметить, что в России отсутствует государственная
политика по правовому, нормативному и экономическому регулированию влияния
свинца на состояние окружающей среды и здоровье населения, по снижению
выбросов (сбросов, отходов) свинца и его соединений в окружающую среду,
полному прекращению производства свинецсодержащих бензинов.

Вследствие чрезвычайно неудовлетворительной просветительной работы
по разъяснению населению степени опасности воздействия тяжелых металлов на
организм человека, в России не снижается, а постепенно увеличивается
численность контингентов, имеющих профессиональный контакт со свинцом.
Случаи хронической свинцовой интоксикации зафиксированы в 14 отраслях
промышленности России. Ведущими являются электротехническая промышленность
(производство аккумуляторов), приборостроение, полиграфия и цветная
металлургия, в них интоксикация обусловлена превышением в 20 и более раз
предельно допустимой концентрации (ПДК) свинца в воздухе рабочей зоны.

Значительным источником свинца являются автомобильные выхлопные
газы, так как половина России все еще использует этилированный бензин.
Однако металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются
главным источником загрязнений окружающей среды. И здесь есть свои лидеры.
На территории Свердловской области находятся 3 самых крупных источника
выбросов свинца в стране: в городах Красноуральск, Кировград и Ревда.

Дымовые трубы Красноуральского медеплавильного завода, построенного еще в
годы сталинской индустриализации и использующего оборудование 1932 года,
ежегодно извергают на 34-тысячный город 150 -170 тонн свинца, покрывая все
свинцовой пылью.

Концентрация свинца в почве Красноуральска варьируется от 42,9 до 790,8
мг/кг при предельно допустимой концентрации ПДК=130 мк/кг. Пробы воды в
водопроводе соседнего пос. Октябрьский, питаемого подземным водоисточником,
фиксировали превышение ПДК до двух раз.

Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает влияние на состояние
здоровья людей. Воздействие свинца нарушает женскую и мужскую
репродуктивную систему. Для женщин беременных и детородного возраста
повышенные уровни свинца в крови представляют особую опасность, так как под
действием свинца нарушается менструальная функция, чаще бывают
преждевременные роды, выкидыши и смерть плода вследствие проникновения
свинца через плацентарный барьер. У новорожденных детей высока смертность.

Отравление свинцом чрезвычайно опасно для маленьких детей – он
действует на развитие мозга и нервной системы. Проведенное тестирование 165
красноуральских детей от 4 лет выявило существенную задержку психического
развития у 75,7%, а у 6,8% обследованных детей обнаружена умственная
отсталость, включая олигофрению.

Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному воздействию
свинца, поскольку их нервная система находится в стадии формирования. Даже
при низких дозах свинцовое отравление вызывает снижение интеллектуального
развития, внимания и умения сосредоточиться, отставание в чтении, ведет к
развитию агрессивности, гиперактивности и другим проблемам в поведении
ребенка. Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть
необратимыми. Низкий вес при рождении, отставание в росте и потеря слуха
также являются результатом свинцового отравления. Высокие дозы интоксикации
ведут к умственной отсталости, вызывают кому, конвульсии и смерть.

Белая книга, опубликованная российскими специалистами, сообщает, что
свинцовое загрязнение покрывает всю страну и является одним из
многочисленных экологических бедствий в бывшем Советском Союзе, которые
стали известны в последние годы. Большая часть территории России испытывает
нагрузку от выпадения свинца, превышающую критическую для нормального
функционирования экосистемы. В десятках городов отмечается превышение
концентраций свинца в воздухе и почве выше величин, соответствующих ПДК.

Наибольший уровень загрязнения воздуха свинцом, превышающий ПДК,
отмечался в городах Комсомольск-на-Амуре, Тобольск, Тюмень, Карабаш,
Владимир, Владивосток.

Максимальные нагрузки выпадения свинца, ведущие к деградации наземных
экосистем, наблюдаются в Московской, Владимирской, Нижегородской,
Рязанской, Тульской, Ростовской и Ленинградской областях.

Стационарные источники ответственны за сброс более 50 тонн свинца в
виде различных соединений в водные объекты. При этом 7 аккумуляторных
заводов сбрасывают ежегодно 35 тонн свинца через канализационную систему.
Анализ распределения сбросов свинца в водные объекты на территории России
показывает, что по этому виду нагрузки лидируют Ленинградская, Ярославская,
Пермская, Самарская, Пензенская и Орловская области.

В стране необходимы срочные меры по снижению свинцового загрязнения,
однако пока экономический кризис России затмевает экологические проблемы. В
затянувшейся промышленной депрессии Россия испытывает недостаток средств
для ликвидации прежних загрязнений, но если экономика начнет
восстанавливаться, а заводы вернутся к работе, загрязнение может только
усилиться.

Таблица 3

10 наиболее загрязненных городов бывшего СССР

(Металлы приведены в порядке убывания уровня приоритетности для данного города)

4.3. Земельные отношения: зарубежный опыт регулирования [7]

Кризисные явления в области природопользования, имеющие долговременный
характер, затронули весь мир. Функционирование и развитие народного
хозяйства любой страны, любого региона на сегодня объективно связаны с
неизбежным нарушением земель при производстве массовых земляных работ в
строительстве, добыче полезных ископаемых и других видах недропользования,
а также с деградацией почв в результате последствий промышленных выбросов в
атмосферу остаточных пестицидов, нитратов, уплотнения почв
сельскохозяйственными машинами, орудиями и транспортными средствами, с
проявлениями других негативных воздействий хозяйственной деятельности.

Однако полностью, повсеместно и одновременно исключить нарушение и
деградацию земель в результате хозяйственной деятельности практически не
представляется возможным. Поэтому меры физической охраны земель должны
сочетаться с мерами их правовой и экономической защиты.

Первоначально на Западе были предприняты попытки с помощью налогов и
платежей создать экологический механизм природопользования, встроенный в
рыночный, который бы автоматически восстанавливал равновесие системы,
нарушаемое “внешними издержками”, по принципу “платит тот, кто загрязняет”.
Идея этой концепции экономического регулирования выглядела достаточно
просто: если заставить платить предпринимателя за нарушение и загрязнение
среды, он предпримет все необходимое, чтобы до минимума уменьшить это
влияние или избежать его вовсе. Считалось, что обложение предпринимателя
таким налогом будет выполнять функцию «цены» за ухудшение среды, ставка же
налога должна была, по логике вещей, быть равной величине ущерба,
наносимого окружающей среде за год.

Однако природоохранительное регулирование на основе налога оказалось в
целом ряде случаев неэффективным, в первую очередь из-за сверх затратного
характера этого метода. Кроме того, возникли серьезные трудности
установления в каждом отдельном случае достоверной величины выбросов
разнообразных загрязнителей, экологического ущерба, его денежной оценки и
др. В результате данный метод был отвергнут практикой.

Ему на смену был разработан другой метод – платежей за загрязнение.
Отличие платежей от налогов состоит в том, что, во-первых, в качестве базы
расчетов ставок платежей выступает не нанесенный ущерб, а стоимость его
предотвращения, например, производимых выбросов и сбросов загрязнителей.
Побудительный экономический эффект в таком случае создается при непременном
условии, что ставка платежей (по каждому загрязняющему веществу, например,
пыли, сдуваемой с 1 га поверхности отвалов) должна слегка превышать затраты
предприятий на предотвращение выбросов единицы этих веществ. Другое отличие
метода платежей состоит в том, что отчисленные средства могут быть отнесены
на счет производственных издержек и, следовательно, возмещаться через цены
на продукцию. Однако и этот метод практика отклонила.

Механизм регулирования через налоги и платежи оказался неэкономичным,
так как общественные издержки на охрану среды от загрязнения складываются
из затрат предприятия на сокращение загрязнения и тех же затрат на уплату
налогов или платежей, поскольку их выплата не дает предприятиям права
загрязнять природную среду. В результате суммарные затраты общества намного
превышают тот объем затрат, который реально необходим для предотвращения
загрязнения. Методы налогов и платежей вполне способны разорить даже
экономически сильные предприятия. (Здесь нельзя отметить, что сегодня эти
методы, оказавшиеся неприемлимыми для стран с рыночной экономикой пытаются
ввести в практику природопользования в нашей стране.)

В начале 1980-х гг. в США, ФРГ и других странах был выработан вполне
работоспособный механизм природоохранного регулирования, предполагающий,
как правило, использование целого набора регуляторов, в которой главным
звеном являются административно законодательные меры. А в экономической
политике этих стран в области охраны природы наиболее существенное место в
настоящее время занимают рычаги побудительного характера (субсидии, займы
налоговые льготы и т.д.) Главное место здесь отводится госсубсидиям не
природоохранные мероприятия.

Большую роль в системе экологического регулирования играет система
штрафов, которая является не столько рычагом экономического регулирования,
сколько необходимым дополнением административно-законодательного подхода к
регулированию.

В США, например, механизм регулирования сферы добычи полезных
ископаемых, так же как и механизм регулирования качества окружающей среды,
базируется на законодательных и экономических рычагах. Однако именно
экономические рычаги играют большую и все возрастающую роль. Главным звеном
экономического механизма регулирования становится арендная система разведки
и добычи полезных ископаемых, определяющая отношения между частным
капиталом и государством-собственником недр.

Арендная система сдачи земель под разработку и добычу минерального
сырья установилась в США в 1920-х гг., после принятия соответствующего
законодательного акта. Аренда месторождений была введена лишь для некоторых
видов ископаемого топлива. В начале эта система, как правило, включала два
основных элемента – собственно рентные платежи и плату за право разработки
конкретного месторождения, или “роялти”. В дальнейшем система аренды
пополнилась еще одним важным элементом – выплатой арендных “бонусов”,
которые представляли собой единовременные платежи в федеральный бюджет в
форме первого арендного взноса, предшествующего началу разработки
месторождения.

Собственно рентные платежи за разведку и разработку месторождений на
государственных землях носят больше символический характер. Так, аренда
земель, связанная с поиском или разработкой месторождений фосфатов,
нефтяных сланцев, натриевых солей, серы и других полезных ископаемых,
обходится за год всего от 0.8$ до 2$ за гектар. Иное дело – платежи за
разработку недр (роялти). Они взимаются государством либо как часть
стоимости произведения продукции, либо в форме отгрузки части продукции.
Сумма “роялти” нередко является предметом торгов между государством и
горнодобывающими компаниями.

Арендная система определяет и пути распределения доходов, получаемых в
целом от аренды: 10% доходов поступают в федеральную казну, 52.2% доходов –
в спецфонд рекультивации земель и 37.5% доходов направляется штату, в
котором разрабатываются месторождения, в целях развития инфраструктуры и
финансирования социальных программ.

Огромное значение в механизме природоохранного регулирования при
горных разработках в США имеет законодательство об охране окружающей среды.
Особое место в нем занимает Закон о рекультивации земель (1977 г.) Основная
роль в реализации программы рекультивационных работ отводится штатам. Так
как сами штаты выделить все необходимое для рекультивации не в состоянии,
федеральное правительство покрывает определенную часть затрат, разработал и
принял у себя программу рекультивации нарушенных земель.

Аренда земли под горные разработки широко распространена и в ФРГ. В
случае, когда добывающая фирма получает участок в пользование, она обязана
после завершения горных разработок вернуть его владельцу.

Вывод:
Механизм природоохранного регулирования в странах с рыночной экономикой
предполагает огромную по масштабу и разнообразную по функциям роль
государства.

Этот опыт следует максимально учесть нашей стране в ходе подготовки
соответствующих документов, регламентирующих земельные отношения при
пользовании недрами, нарушении земель и создании на их месте культурных
ландшафтов.

5. ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ

Одним из наиболее опасных веществ, загрязняющих среду обитания, в силу
своих свойств и масштабов использования является нефть – то самое “черное
золото”, которое питает весь наш транспорт и все производство пластмасс.

Систематически происходят аварийные разливы нефти в России, обусловленные
как изношенностью трубопроводов и оборудования, так и несоблюдением
технологической дисциплины. По данным российского отделения “Гринпис”
(апрель 1995 г.) потери нефти и нефтепродуктов в России за счет аварийных
ситуаций и несоблюдения технологической дисциплины достигают 25 млн.т
ежегодно, что явно претендует на мировой “рекорд”. Официальные оценки
скромнее – 4,8 млн. т, но эта огромная цифра не является предельной, так
как в связи с изношенностью технологического и транспортного оборудования
разливы будут происходить все чаще. Кроме аварий, которые сейчас у всех на
слуху, существуют тысячи больших и малых неучтенных ручейков
нефтепродуктов, не попадающих в статистику, но исправно загрязняющих землю
и воду вокруг каждой бензоколонки, каждого гаража, каждой мастерской, не
говоря уже о крупных предприятиях и, тем более военных полигонах.

Много писали о больших проблемах Германии, связанных с восстановлением
почвы в местах дислокации частей ГСВГ (ЗГВ), но мало кто представляет
фантастические масштабы подобных загрязнений в России, где только на одном
из объектов под землей в песчаных отложениях “хранится” 25000 куб.м чистого
керосина. Только нефтяники знают доподлинно о залитых нефтью болотах и
таежных озерах с “асфальтовым” дном.

Как же решается проблема ликвидации нефтяных загрязнений сейчас?

Разливы нефти на земной поверхности, опасные для растений и почвенной
микрофлоры, а также для водных источников, ликвидируют разными способами.
Прежде всего осуществляют локализацию разлива путем обваловки загрязненной
площади. При значительных масштабах разлива из наиболее глубоких мест
скопления нефти и нефтепродуктов или из специально вырытых зумпфов
производят откачку нефти шламовыми насосами или в вакуумированные цистерны.
Грунт в месте разлива снимают и промывают в барабанах с использованием ПАВ,
отстаивая водонефтяную эмульсию в сборниках или гидроизолированных прудах –
накопителях. Чаще всего в труднодоступных местах, несмотря на запрещения
СЭС, слой почвы, пропитанный нефтью, свозят в отдельный котлован и сжигают.
При температуре хорошие результаты дает применение нефтеразлагающих
микроорганизмов, способных на 3-6 месяцев разложить нефть до азота и
углекислого газа.

В 1997 году был обследован почвенный покров части российских городов на
загрязнение нефтепродуктами. Загрязнение почв нефтепродуктами наблюдается
вблизи Жилкинской нефтебазы в Иркутске, на полях колхоза им.Чапаева
Самарской области, в Приокском районе Нижнего Новгорода, где средние
содержания нефти в почве выше фоновых в 278, 22 и 13 раз, максимальные – в
414, 66 и 27 раз соответственно.

Нефтяники, работающие на нефтяных промыслах объединения
“Нижневартовскнефтегаз” отмечают: “Есть места в тайге, которые, наверное,
уже не оживить, ведь там годами скапливается нефть, которую недосуг собрать
и откачать. Потому что в планах у нас этого нет. В планах только добыча
нефти. Погибают брусника, клюква, таежные травы и цветы. Засыхают на корню
деревья, но те, кто приходят сюда за нефтью, словно этого не замечают”.

Многие “хозяева” кустов скважин разливную нефть сгребают бульдозерами со
снегом, выталкивают за территорию кустовой площадки. Но придет весна, и с
талыми водами эта нефть польется в озеро и речушки, загубит рыбу.

Оценить объемы нефти, попадающей в природные объекты при всех авариях,
крайне сложно, но можно предполагать, что только для рядовых происшествий
эта величина составляет около 10 тыс. тонн в год. В 1996 году, например,
комитетом по охране природы Ханты-Мансийского автономного округа выявлено
878 случаев загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами, при этом на рельеф
и в водоемы попало как минимум 7616 тонн нефти ( на 3080 тонн больше, чем в
1995-м). И отходов бурения на рельеф выброшено в этом году больше, чем в
предыдущем. Всего же по округу в 1996 году выявлено 306 гектаров,
загрязненных нефтью, нефтепродуктами, буровыми растворами и другими
отходами (на 64 больше, чем в 1995 -м). Количество шламовых амбаров в 1995
и 1996 годах оставалось приблизительно одинаковым – соответственно 1995 и
1951 штука; объем нефтешламов с 1996 по 1997 год увеличился приблизительно
с 86 тыс. до 120 тыс. тонн.

При категорийных авариях, особенно на магистральных нефтепроводах,
залповые выбросы могут составлять сотни и тысячи тонн углеводородов. Пример
– авария в НГДУ “Мамонтовнефть” в 1996 году, когда суммарный выброс
составил 3344 тонны. Замазучивание земель и загрязнение воды углеводородами
– самый тяжелый удар, который наносит нефтегазовая промышленность природе.
И еще две экологические проблемы не решаются в Сибири: геологические
предприятия оставляют после бурения незаглушенные скважины, а в факелах
день и ночь горит попутный нефтяной газ. Из 3587 скважин, учтенных
Госгортехнадзором России, многие находятся под давлением – из них
фонтанирует, затапливая местность. Вода, в ряде случаев – с проявлениями
нефти и газа. Консервация скважин практически не ведется из-за большой
стоимости работ (до 700 млн. рублей на одну скважину). Не улучшается
положение с утилизацией попутного нефтяного газа. Уровень его использования
на старых месторождениях не превышает 85%, а на новых в среднем – около
30%. В факелах сжигается около 10 млрд. кубических метров газа – и это не
только расточительство. Природные объекты загрязняются экотоксикантами типа
циклических полиароматических соединений и диоксинов. Экономя средства,
промысловики продолжают обустройство нефтяных месторождений по временным
схемам – без пунктов сбора, подготовки и транспорта нефтяного газа.

На базе Пермского межотраслевого научно-исследовательского института
экологии топливно-энергетического комплекса сформирован специализированный
Центр по борьбе с разливами нефти, создаются подобные службы и на
нефтегазовых предприятиях. Но говорить о развитой система предотвращения и
оперативной ликвидации чрезвычайных экологических ситуаций пока рано. В
заинтересованных ведомствах рассмотрены вопросы уточнения порядка
предоставления земель по размещению нефтегазовых предприятий и их возврату,
а также уточнения размеров платежей за их использование. Проблема эта
решается вполне удовлетворительно. Предлагается внести соответствующие
дополнения в Налоговый кодекс; на федеральном уровне уже разработаны такие,
например, документы, как “Основные положения о рекультивации земель, снятии
и использовании плодородного слоя”, совместно утвержденные Минприроды
России и Роскомземом России, “Регламент на приемку земель, временно
использованных при разведке, обустройстве и эксплуатации месторождений
нефти и газа”. Работают и несколько нормативных и законодательных актов,
принятых в субъектах Федерации.

6. ГИГИЕНА ПОЧВЫ. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОТХОДОВ [6, c.155]

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 н 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.

6.1. Роль почвы в обмене веществ

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. Более того, в случае
замедления процессов минерализации образующиеся при распаде веществ
нитраты, азот, фосфор, калий и т. д. могут попадать в используемые для
питьевых нужд подземные воды и явиться причиной серьезных заболеваний
(например, нитраты могут вызвать метгемоглобинемию, в первую очередь у
детой грудного возраста).

Потребление воды из бедной йодом почвы может стать причиной эндемического
зоба и т. д.

6.2. Экологическая взаимосвязь между почвой и водой и жидкими отходами
(сточными водами)

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.

6.3. Пределы нагрузки почвы твердыми отходами (бытовой и уличный мусор,
промышленные отходы, сухой ил, остающийся после осаждения сточных вод,
радиоактивные вещества и т. д.)

Проблема осложняется тем, что в результате образования все большего
количества твердых отходов в городах почва в их окрестностях подвергается
все более значительным нагрузкам (табл. 4). Свойства и состав почвы
ухудшаются все более быстрыми темпами.

Из произведенных в США 64,3 млн. т бумаги 49,1 млн. т попадает в отходы
(из этого количества 26 млн. т «поставляет» домашнее хозяйство, а 23,1 млн.
т — торговая сеть).

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

Окончательное обезвреживание твердых отходов в загрязненной почве
представляется возможным. Однако ввиду постоянно ухудшающейся способности к
самоочищению городской почвы окончательное обезвреживание отходов,
закапываемых в землю, невозможно.

Человек мог бы с успехом воспользоваться для обезвреживания твердых
отходов биохимическими процессами, происходящими в почве, ее
обезвреживающей и обеззараживающей способностью, однако городская почва в
результате многовекового проживания в городах человека и его деятельности
уже давно стала непригодной для этой цели.

Механизмы самоочищения, минерализации, происходящие в почве, роль
участвующих в них бактерий и энзимов, а также промежуточные и конечные
продукты распада веществ хорошо известны. В настоящее время исследования
направлены на выявление факторов, обеспечивающих биологическое равновесие
природной почвы, а также на выяснение вопроса, какое количество твердых
отходов (и какой их состав) может привести к нарушению биологического
равновесия почвы.

Таблица 4
Количество бытовых отходов (мусора) из расчета на одного жителя некоторых крупных городов мира

|Страна |Город |Количество |
| | |отходов от 1 |
| | |жителя, г/сут. |
|Венгрия |Будапешт |530—680 |
|ФРГ |Гамбург |585 |
| |Баден-Баден |585 |
| |Франкфурт |1030 |
| |Штутгарт |510 |
|Дания |Гладсакс |650 |
|Англия |Эдинбург |580 |
|Нидерланды |Гронинген |680 |
|Швейцария |Женева |590 |
| |Цюрих |463 |
| |Берн |450 |
| |Базель |450 |
|Люксембург |Эш |960 |
|Бразилия |Рио-де-Жанейро |640 |
|Индия |Бомбей |680 |
| |Калькутта |1060 |
|США |Калифорния |930 |
| |Лос-Анджелес |1110 |
|Франция |Париж |800 |
| |Бельфорт |660 |
| |Бордо |860 |

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.

Поэтому деятельность по строительству коммунальных сооружений должна быть
направлена на сохранение природной способности почвы к самоочищению, а если
эта ее способность стала уже неудовлетворительной, то надо восстановить ее
искусственным путем.

Наиболее неблагоприятным является токсическое действие промышленных
отходов — как жидких, так и твердых. В почву попадает все большее
количество таких отходов, с которыми она не в состоянии справиться. Так,
например, установлено загрязнение почвы мышьяком в окрестностях заводов по
производству суперфосфатов (в радиусе 3 км). Как известно, некоторые
пестициды, такие, как хлорорганические соединения, попавшие в почву,
длительно не подвергаются распаду.

Подобным же образом обстоит дело и с некоторыми синтетическими
упаковочными материалами (поливинилхлорид, полиэтилен и т. д.).
Некоторые токсические соединения рано пли 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.

Таблица 5

Процентное соотношение количества основных синтетических материалов, содержащихся в бытовых отходах (мусор)

|Название |Англия|ФРГ, |Англия |ФРГ |
| |. 1969|1970 | | |
| | | |1980 |
|Полиолефин |54,5 |65,0 |65,0 |68,0 |
|Полистирол |14,8 |18,5 |19,5 |18,0 |
|Поливинилхлори|30,7* |16,5 |15,5 |14,0 |
|д | | | | |
|Всего . . . |100,0 |100,0 |100,0 |100,0 |

* Вместе с отходами прочих пластмасс, затвердевающих под действием тепла.

Проблема отходов возросла в наши дни еще и потому, что часть отходов,
главным образом фекалии человека и животных используют для удобрения
сельскохозяйственных угодий [в фекалиях содержится значительное количество
азота —0.4— 0,5%, фосфора (Р20з) -0,2-0,6%, калия (К?0) -0,5-1,5%, углерода
—5—15%]. Эта проблема города распространилась и на городские окрестности.

6.4. Роль почвы в распространении различных заболеваний

Почве принадлежит определенная роль в распространении инфекционных
заболеваний. Об этом сообщали еще в прошлом веке Petterkoffer (1882) и
Fodor (1875), осветившие главным образом роль почвы в распространении
кишечных заболеваний: холеры, брюшного тифа, дизентерии и т. д. Они
обратили внимание также на то обстоятельство, что некоторые бактерии и
вирусы сохраняют в почве месяцами жизнеспособность и вирулентность. В
последующем ряд авторов подтвердили их наблюдения, в особенности в
отношении городской почвы. Так, например, возбудитель холеры сохраняет
жизнеспособность и патогенность в подземных водах от 20 до 200 дней,
возбудитель брюшного тифа в фекалиях — от 30 до 100 дней, возбудитель
паратифа — от 30 до 60 дней. (С точки зрения распространения инфекционных
болезней городская почва представляет значительно большую опасность, чем
почва на полях, удобренная навозом.)

Для определения степени загрязнения почвы ряд авторов пользуются
определением бактериального числа (кишечной палочки), как и при определении
качества воды. Другие авторы считают целесообразным определять, кроме того,
число термофильных бактерий, принимающих участие в процессе минерализации.

Распространению инфекционных болезней посредством почвы в значительной
степени способствует полив земель сточными водами. При этом ухудшаются и
минерализационные свойства почвы. Поэтому полив сточными водами должен
осуществляться под постоянным строгим санитарным надзором и только вне
городской территории.

6.5. Вредное действие основных типов загрязнителей (твердых и жидких
отходов), приводящих к деградации почвы

6.5.1. Обезвреживание жидких отходов в почве

В ряде населенных пунктов, не имеющих канализации, некоторые отходы, в
том числе и навоз, обезвреживают в почве.

Как известно, это наиболее простой способ обезвреживания. Однако он
допустим лишь в том случае, если мы имеем дело с биологически полноценной
почвой, сохранившей способность к самоочищению, что нехарактерно для
городских почв. Если почва уже не обладает этими качествами, то для того,
чтобы защитить ее от дальнейшей деградации, возникает необходимость в
сложных технических сооружениях для обезвреживания жидких отходов.

В ряде мест отходы обезвреживают в компостных ямах. В техническом
отношении это решение представляет собой сложную задачу. Кроме того, жидкие
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. Поэтому фекалии необходимо
предварительно обеззараживать и подвергать соответствующей обработке и лишь
после этого использовать в качестве удобрения. Здесь сталкиваются две
противоположные точки зрения. Согласно гигиеническим требованиям, фекалии
подлежат почти полному уничтожению, а с точки зрения народного хозяйства
они представляют ценное удобрение. Свежие фекалии нельзя использовать для
полива огородов и полей без предварительного их обеззараживания. Если все
же приходится пользоваться свежими фекалиями, то они требуют такой степени
обезвреживания, что как удобрение они уже не представляют почти никакой
ценности.
Фекалии могут быть использованы в качество удобрения только на специально
выделенных участках — при постоянном санитарно-гигиеническом контроле, в
особенности за состоянием подземных вод, количеством, мух и т. д.

До недавнего времени навоз представлял в сельском хозяйстве существенный
источник ценных питательных веществ, необходимых для повышения плодородия
почвы. Однако в последние годы навоз утратил свое значение отчасти из-за
механизации сельского хозяйства, отчасти из-за все более широкого
применения искусственных удобрений.

При отсутствии соответствующей обработки и обезвреживания навоз также
представляет опасность, как и необезвреженные фекалии человека. Поэтому
навозу перед тем, как его вывезти на поля, дают созреть, чтобы за это время
в нем (при температуре 60—70°С) могли произойти необходимые биотермические
процессы. После этого навоз считается «зрелым» и освободившимся от
большинства содержащихся в нем возбудителей болезней (бактерии, яйца
глистов и т. д.).

Необходимо помнить, что хранилища навоза могут представлять идеальные
места для размножения мух, способствующих распространению различных
кишечных инфекций. Следует отметить, что мухи для размножения охотнее всего
выбирают свиной навоз, затем конский, овечий и в последнюю очередь коровий.
Перед вывозом навоза на поля его обязательно надо обработать инсектицидными
средствами.

6.5.2. Обезвреживание в почве твердых отходов.

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.

Жизненно важным вопросом является поиск наиболее эффективных способов
уничтожения твердых отходов. Проблема осложняется тем, что значительную
часть городской территории с твердым покрытием (дороги, улицы, тротуары)
невозможно использовать для закапывания отходов.

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

6.5.2.1. Сбор и вывоз мусора.

Бытовой мусор в квартирах наиболее целесообразно собирать в педальное
пластмассовое ведро с крышкой. Затем мусор помещают в специальные
контейнеры (баки) во дворе или его предварительно сбрасывают в
мусоропровод. Последний способ является более удобным для жильцов, а также
и более гигиеничным, так как не нужно оставлять мусор в квартире до его
выноса в контейнер. Недостатком мусоропровода является то, что его трудно
содержать в чистоте. Особенно удачным является сочетание мусоропровода с
печью для сжигания мусора, расположенной в подвальном помещении.

Для обезвреживания бытовых отходов наиболее целесообразно применение
размалывающего устройства, соединенного с раковиной (мойкой) на кухне.
Размельченные отходы попадают прямо в канализацию. Однако этот способ имеет
ряд недостатков. Например, пока не разрешена проблема удаления из закрытой
канализационной сети измельченных бытовых отходов. Сама техника
размельчения отходов отличается рядом недостатков. Поэтому в США, где этот
способ получил широкое распространение, часто возникают заторы в
канализационной сети.

С точки зрения гигиены этот метод заслуживает внимания, потому что, с
одной стороны, кухонные отходы не представляют перегрузки для почвы, в
которую в конечном итоге попадают, с другой стороны, метод экономичен, так
как транспортировка отходов становится излишней и не нужно отводить
земельные участки под свалки.

Большие, многоквартирные жилые дома, крупные учреждения и предприятия, в
которых имеется мусоропровод, но нет печи для сжигания мусора,
целесообразно снабжать контейнерами большой емкости (500—3000 л).
Контейнеры доставляются на специальных машинах с подъемным краном на свалку
или на мусоросжигательный завод. Недостаток использования контейнеров
состоит в том, что мусор в них нельзя уплотнить. Вблизи больших жилых домов
необходимо оборудовать специальные площадки для контейнеров.

В некоторых местах, где мусор не вывозится регулярно, вынуждены строить
закрытые «домики» из бетона для сбора и временного хранения мусора. Эти
«домики» должны находиться на расстоянии не менее 20 м от жилых зданий, и к
ним должна быть обеспечена подъездная дорога для мусоровозов. Двери
«домиков» должны быть постоянно закрытыми, чтобы они не превращались в
место для размножения мух и не распространяли вокруг себя запах.

Одной из важных задач является содержание городских улиц в чистоте. Сбор
и транспортировка уличного мусора, уборка мостовых специальными машинами,
мытье и поливка улиц, достаточное количество урн для мусора в наиболее
оживленных частях города (на остановках городского транспорта, в парках и
скверах), уборка снега зимой и соответствующий уход за мостовыми и
тротуарами в период гололедицы (использование песка или соли) представляют
собой наиболее важные компоненты этой задачи.

В уличном мусоре могут содержаться патогенные микроорганизмы, в том числе
возбудители туберкулеза, столбняка, сибирской язвы, различные патогенные
кокки и т. д. Наконец, скользкие улицы могут явиться причиной тяжелых
несчастных случаев (вследствие травматизма).

Контейнеры с мусором вывозят на специально оборудованных мусоровозах, в
которых мусор уплотняется. В последнее время широкое распространение
получил сбор мусора в пластмассовых или бумажных мешках. Этот способ сбора
мусора более гигиеничен, чем сбор в контейнеры, так как при транспортировке
мешков не образуется пыль и возможно сортировка отходов (на сгораемые —
несгораемые вещества, синтетические материалы и т. д.).

6.5.2.2. Окончательное удаление и обезвреживание твердых отходов.

Наиболее распространенным способом удаления твердых отходов является
заполнение ими оврагов и карьеров (например, на территории бывших кирпичных
заводов). В последующем на этих земельных участках разбивают городские
парки, строят жилые дома и т. д.

Наиболее простой вариант этого способа представляют открытые городские
свалки. Этот вариант является в санитарно-гигиеническом отношении
неудовлетворительным (загрязняются почва и подземные воды, на свалках
размножаются мухи, крысы и т. д.). Поэтому размещение отходов на открытых
свалках надо считать лишь вынужденным решением проблемы, свалка должна
располагаться на расстояние не менее 1 км от застроенной части города.

Улучшенным в гигиеническом отношении вариантом можно считать принятый в
США так называемый «Sanitary land fill» — способ, получивший в последующем
распространение и в других странах мира. Доставленный мусор сваливают в
вырытые заранее канавы, затем его уплотняют (трамбуют) и засыпают слоем
земли толщиной 70—80 см.

Однако и этот улучшенный вариант окончательного удаления и обезвреживания
отходов имеет определенные недостатки. Прежде всего с каждым годом
увеличивается количество твердых отходов, так что для удаления мусора с
каждым годом требуются все большие территории.

С гигиенической точки зрения последний способ обработки мусора можно
считать удовлетворительным. В случае необходимости им можно пользоваться и
на застроенной городской территории. Преимущество способа состоит в том,
что его можно применить в любой местности, кроме того, за счет заполнения
отходами оврагов и ям восстановленные земельные участки могут быть
использованы для различных целей. Недостатком его является необходимость
довольно больших территорий, а обезвреживание отходов все же неполное.
Кроме того, нельзя использовать органические вещества, необходимые
сельскому хозяйству.

Сжигание мусора с гигиенической точки зрения является наиболее
приемлемым, поэтому оно получило широкое распространение во всем мире.
Существенно улучшился и процесс сжигания; с каждым годом строятся все более
совершенные печи для сжигания мусора.

Первые мусоросжигательные заводы с их невысокими трубами сильно
загрязняли воздух, в который попадало значительное количество пыли и пепла
(до13мг/м3). Современные мусоросжигательные заводы оснащены специальным
оборудованием, пригодным для сжигания не только обычных отходов, но и
отходов поливинилхлорида и прочих синтетических материалов (пластмасс).
Трубы новых заводов более высокие и оснащены электрическими
пылеулавливающими фильтрами. Такие заводы можно размещать и на застроенной
городской территории. Этот способ обезвреживания отходов позволяет
сократить расходы на транспортировку отходов и дает значительный
экономический эффект.

Недостатком этого способа является то, что строительство современных
мусоросжигательных заводов связано со значительными капиталовложениями.
Кроме того, эксплуатационные расходы также довольно высоки. Деятельность
мусоросжигательных заводов экономична лишь в крупных городах с плотной
застройкой (с населением не менее 400—600 тыс.). В таких городах нет
условий для обезвреживания отходов другими способами и сжигание отходов
является единственным приемлемым способом.

Местные установки для сжигания мусора оправданы на предприятиях,
выпускающих пластмассовые изделия, в учреждениях, где отходы инфицированы и
подлежат сжиганию на месте (больницы, некоторые научно-исследовательские
учреждения и т. д.).

6.6. Удаление радиоактивных отходов.

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 кумулирующего 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.
Существуют нормативы, четко определяющие допустимые дозы радиоактивных
отходов, спускаемых в канализацию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были получены довольно подробные сведения о многих
видах загрязнения почвы. Рассмотрены их негативные воздействия на почву, а
также зоны нашей страны, подверженные загрязнению. Получены также данные
по мелиоративным мероприятиям, по орошению и осушению почв. Мы выяснили,
что при неумеренном орошении и высоком уровне грунтовых вод появляется
опасность вторичного засоления почвы.

Что касается видов загрязнения, мы узнали, как обстоит дело с
кислотными дождями в России, и как они образуются (из чего и какими
реакциями); какие места могут подвергнуться эрозии и подвергаются
загрязнению нефтепродуктами и какие области России нужно защищать от них.

Из области сельского хозяйства были рассмотрены предельно допустимые
концентрации удобрений, а также вред от злоупотребления ими. Получены
данные по различным видам пестицидов и вредным последствиям после их
использования.

Что касается твердых, жидких и радиоактивных отходов, были
представлены возможные способы их утилизации.

Выяснено также, что почва играет определенную роль в распространении
различных заболеваний. Некоторые бактерии сохраняются в почве долгое время.

Полученная информация дает читателю разнообразные сведения о почве и о
процессах, происходящих на ее поверхности. Если мы хотим содержать нашу
почву в порядке, нужно соблюдать хотя бы элементарные мероприятия по ее
очистке.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Разумихин Н.В. Реализация продовольственной программы СССР и охрана
окружающей среды, 1986.

2. Ленин В.И. Полное собрание сочинений, т. 42, с. 150.

3. Маркс К., Энгельс Ф. Полн. собр. соч., т. 23, с.191.

4. “ХХ век: последние 10 лет”. Москва: А/О Издательская группа
“Прогресс”, 1992.

5. “Химия и общество”. Москва: Мир, 1995.

6. Бакач Тибор. Охрана окружающей среды, 1980.

7. “Экология и жизнь”. Весна 1(9) 1999.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

1. ПОЧВЕННАЯ ЭКОСИСТЕМА.

2. ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ.

3. СТРУКТУРА ПОЧВЫ.

4. МИНЕРАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ И СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ ИХ УДЕРЖИВАТЬ.

5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ.

6. ПОТЕРЯ ПОЧВЫ.

7. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ В ПОЧВЕННОМ МОНИТОРИНГЕ.

8. БИОТЕХНОЛОГИЯ ОХРАНЫ ЗЕМЕЛЬ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с природой приобрела особую остроту. Становится бесспорным, что решение проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем: сохранение эволюции живого, наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), сохранение чистоты и продуктивности природных сред (атмосферы, гидросферы, почв, лесов и т. д.), экологическое нормирование антропогенного пресса на природные экосистемы в пределах их буферной емкости, сохранение озонового слоя, трофических цепей в природе, биокруговорота веществ и другие.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

 Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. ПОЧВЕННАЯ ЭКОСИСТЕМА.

Важным этапом в развитии биосферы явилось возникновение такой ее части, как почвенный покров. С образованием достаточно развитого почвенного покрова биосфера становится целостной завершенной системой, все части которой тесно взаимосвязаны и зависят друг от друга.

2. ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 9597% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км2 или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. км2 (10% суши), сенокосы и пастбища— 37,4 млн. км2 (25% суши). Общая пахотнопригодность земель оценивается различными исследователями поразному: от 25 до 32 млн. км2.

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, — основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

3. СТРУКТУРА ПОЧВЫ

Почва — это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва — это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. Почву можно определить как продукт выветривания, реорганизации и формирования верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и обменных процессов. Почва состоит из нескольких горизонтов (слоев с одинаковыми признаками), возникающих в результате сложного взаимодействия материнских горных пород, климата, растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.

Горизонт A l — темноокрашенный, содержащий гумус, обогащен минеральными веществами и имеет для биогенных процессов наибольшее значение.

Горизонт А 2 — элювиальный слой, имеет обычно пепельный, светлосерый или желтоватосерый цвет.

Горизонт В — элювиальный слой, обычно плотный, бурый или коричневой окраски, обогащенный коллоиднодисперсными минералами.

Горизонт С — измененная почвообразующими процессами материнская порода.

Горизонт В — исходная порода.

 Поверхностный горизонт состоит из остатков растительности, составляющих основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы.

Гумус — органическое вещество, наиболее устойчивое к разложению и поэтому сохраняющееся после того, как основной процесс разложения уже завершен. Постепенно гумус также минерализуется до неорганического вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру. Обогащенный гумусом слой называется пахотным, а нижележащий слой — подпахотным. Основные функции гумуса’ сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе.

Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой фазе преобладают минеральные образования и различные органические вещества, в том числе гумус, или перегной, а также почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение. Жидкую фазу почвы, или почвенный раствор, составляет вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями, а также газами. Газовую фазу почвы составляет “почвенный воздух”, включающий газы, заполняющие свободные от воды поры.

Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физикохимических свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы, одноклеточные) еще и червей и членистоногих.

Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов:

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почв (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т. д.). Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип почвы.

Растительность — зеленые растения (основные создатели первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы воду и минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригодные для питания животных.

С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал создает благоприятные условия для действия почвенной фауны и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).

Животные организмы, выполняющие функцию преобразования органического вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и Др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагающие сложные органические и минеральные вещества на более простые, которые в дальнейшем могут использоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Одни группы микроорганизмов участвуют в превращениях углеводов и жиров, другие — азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена высших растений, животных и самих микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический и физикохимические почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования — рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.

Основное свойство почвы — плодородие. Оно связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:

Аридизация суши — комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия — смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 12°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни — на 2,3 млн. га, сенокосов — на 10,6 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, посёлков и промышленных предприятий.

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв изза уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 2530%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

Из сказанного следует, что почва включает минеральные частицы, детрит, множество живых организмов, т. е. почва — это сложная экосистема, обеспечивающая рост растений. Почвы — это медленно возобновляемый ресурс. Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160 см — в западных черноземах. Одна из особенностей почвы — естественное плодородие —формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит всего за 5—10 лет. Из сказанного следует, что почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия.

4. МИНЕРАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ И СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ ИХ УДЕРЖИВАТЬ

Чтобы растения (продуценты) могли нормально расти и развиваться, почва, как среда обитания, должна удовлетворять их потребности в минеральных элементах питания, воде и кислороде. Очень важное значение имеют кислотноосновные свойства почвы (рН почвы) и ее соленость.

Для питания растений необходимы такие минеральные вещества, как нитраты (NO3—ионы), фосфаты (РО 43, Н 2РО4, НРО 42 — ионы), соли калия (К+—ионы), кальция (Са2+—ионы). За исключением азота остальные биогены изначально входят в состав горных пород наряду с непитательными элементами (SiO2, Al2O3 и др.). Однако эти биогены недоступны растениям, пока они закреплены в структуре материнской породы. Чтобы ионы биогенов перешли в менее связанное состояние или в водный раствор, материнская порода должна быть разрушена. Материнская порода разрушается в процессе естественного выветривания. Выветривание включает все естественные физические процессы (замерзание, оттаивание, нагревание, охлаждение и т. д.), биологические факторы (давление корней растений,

растущих в мелких трещинах), а также различные химические реакции.

Азот поступает в почву при гниении органических веществ в виде аммиака, который под действием нитрифицирующих бактерий окисляется в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве солями угольной кислоты, например карбонатом кальция, образует селитру:

СаСО3 + 2HNO3> Ca(NO3)2+ СО2+ Н2О

Однако некоторая часть органического азота денитрофицирующими бактериями превращается в недоступную для, растений форму (свободный азот). К процессам, возмещающим потерю азота, относятся:

1) атмосферные электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота с последующим превращением в азотную кислоту и селитру;

2) превращение атмосферного азота в азотные соединения клубеньковыми бактериями, входящими в состав корней некоторых растений (клубеньковые растения, например, бобовые культуры, клевер и многие другие растения). Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота, так же, как и других биогенов. В агроэкосистемах этот круговорот нарушается, поскольку биогены удаляются вместе с собранным урожаем.

Когда ионы биогенов высвобождаются, они становятся доступными растениям, но могут также просачиваться через почвы (процесс выщелачивания). Выщелачивание не только снижает плодородие почвы, но и загрязняет водоемы. Способность почвы связывать и удерживать ионы биогенов называется ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы утрачена, то биогены выщелачиваются и плодородие почвы падает. Поэтому в агроэкосистемах необходимо постоянно пополнять биогены, внося их. в виде удобрений. Неорганические удобрения (или химические) представляют собой смесь минеральных биогенов. Органические удобрения — это растительные остатки и отходы животных (навоз, торф), они увеличивают ионообменную емкость почвы и по мере разложения высвобождают биогены.

Помимо ионообменной емкости почва должна обладать водоудерживающей способностью, поскольку растениям для функционирования необходима вода не только на фотосинтез (расход 1% воды), но и на возобновление потерянной через листья влаги — транспирацию (расходуется 99% воды). Из сказанного следует, что почва должна впитывать воду (инфильтрация) с поверхности, обладать водоудерживающей способностью и поверхностным покровом, препятствующим испарению влаги.

Для питания растениям, а также микроорганизмам почвы необходим кислород: в результате клеточного дыхания растения выделяют углекислый газ. Почва должна обеспечить диффузию кислорода из воздуха и углекислого газа от корней в воздух, т. е. хорошо аэрироваться. Аэрацию почвы затрудняет уплотнение почвы и чрезмерное насыщение ее водой.

Почва не должна содержать много соли (т. е. быть засоленной), поскольку в этом случае происходит обезвоживание клеток (“обратный” осмос) и растения погибают.

Кислотность почвы должна быть близка к нейтральной (рН 6—8).

Ионообменная емкость почвы, ее инфильтрация, аэрация, водоудерживающая способность, а также обрабатываемость почвы зависят от ее гранулометрического состава .

Наилучшим гранулометрическим составом почвы считается суглинистый или пылевидный состав, обеспечивающий средние свойства почвы. Независимо от механического состава почвы гумус и создаваемая им почвенная структура обеспечивают необходимые условия для жизни растений. Со временем гумус разрушается (до 50% в год), утрачивается почвенная структура — происходит минерализация почвы. Поэтому необходим постоянный приток детрита в почву.

 В природных экосистемах имеется взаимосвязь:

почва обеспечивает растения биогенами, растения обеспечивают почву детритом, почвенную экосистему — пищей, защищают почву от эрозии, сокращают потерю воды от испарения и не препятствуют инфильтрации. Взаимосвязь между почвой и растительностью — динамическое равновесие, а не стационарное состояние (меньше гумуса —> меньше растений —> меньше детрита —> меньше гумуса и т. д.).

5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ

Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации, вторичному засолению, эрозии почвы.

К веществам, всегда имеющимся в почве, но концентрация которых может возрастать в результате деятельности человека, относятся металлы, пестициды. Из металлов в почве часто обнаруживают избыточные концентрации свинца, ртути, кадмия, меди и др.

Повышенное содержание свинца может быть вызвано атмосферной эмиссией (поглощение из атмосферы) за счет выхлопных газов автомобилей, в результате внесения компостных удобрений и почва становится мёртвой при содержании в ней 23 г свинца на 1 кг грунта (вокруг некоторых предприятий содержание свинца в почве достигает 1015 г/кг).

Мышьяк содержится во многих естественных почвах в концентрации 10 млн.1, однако его концентрация может увеличиться в 50 раз за счет применения для протравы семян арсената свинца. Ртуть в обычных почвах содержится в количестве от 90 до 250 г/га; за счет протравливания она может ежегодно добавляться в количестве около 5 г/га; примерно такое же количество попадает в почву с дождем. Дополнительные загрязнения возможны при внесении в почву удобрений, компостов и с дождевой водой.

Для уничтожения вредителей изобретены тысячи химикатов. Их называют пестицидами, а в зависимости от группы организмов, на которые они действуют, их делят на инсектициды (убивают насекомых), родентициды (уничтожают грызунов), фунгициды (уничтожают грибы). Однако ни один из этих химикатов не обладает абсолютной избирательностью в отношении организмов, против которых он разработан, и представляет угрозу также для других , организмов, в том числе и для людей. . Ежегодное применение пестицидов в сельском хозяйстве в РФ в период с 1980 по 1991 гг. находилось на одном уровне и составляло примерно 150 тыс. т, а в 1992 г. снизилось до 100 тыс. т. Экологически значительно целесообразнее для борьбы с сельскохозяйственными вредителями использовать природные или биологические методы. Существуют четыре основных категорий биологических методов борьбы с вредителями:

а) с помощью естественных врагов;

 б) генетические методы;

 в) использование стерильных самцов;

 г) с помощью природных химических соединений

В почвах подзолистого типа с высоким содержанием железа при его взаимодействии с серой образуется сернистое железо, которое является сильным ядом. В результате в почве уничтожается микрофлора (водоросли, бактерии), что приводит к потере плодородия.

К регионам со значительным загрязнением почвы следует отнести Московскую и Курганскую области, к регионам со средним загрязнением — ЦентральноЧернозёмный район, Приморский край, Северный Кавказ.

Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и чёрной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжёлыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг ряда обследованных городов РФ находится в пределах 0,480 ПДК. Среднее содержание марганца вокруг предприятий чёрной металлургии колеблется в пределах 0,056 ПДК.

За 19831991 гг. плотность атмосферных выпаданий фторидов вокруг Братского алюминиевого завода увеличилась в 1,5 раза, а вокруг Иркутского — в 4 раза. Вблизи Мончегорска почвы загрязнены никелем и кобальтом более чем в 10 раз выше нормы.

Загрязнение почв нефтью в местах её добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз. В радиусе 10 км от Владимира в западном и восточном направлениях — содержание нефти в почве превышало фоновое значение в 33 раза.

Фтором загрязнены почвы вокруг Братска, Новокузнецка, Красноярска, где максимальное его содержание превышает региональный средний уровень в 410 раз.

Таким образом, интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение её качества. Сильное загрязнение почвы тяжёлыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.

Изменение содержания микроэлементов в почве немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывая различные эндемические заболевания местного характера. Например, недостаток йода в почве ведет к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах питания — к поражению суставов, их деформации, задержке роста.

Загрязнение почвы пестицидами, ионами тяжелых металлов приводит к загрязнению сельскохозяйственных культур и соответственно пищевых продуктов на их основе.

Так, если зерновые культуры выращивают с высоким естественным содержанием селена, то сера в аминокислотах (цистеин, метионин) замещается селеном. Образовавшиеся “селеновые” аминокислоты могут привести к отравлению животных и человека. Недостаток молибдена в почве приводит к накоплению в растениях нитратов; в присутствии природных вторичных аминов начинается последовательность реакций, которые могут инициировать у теплокровных животных развитие раковых заболеваний.

В почве всегда присутствуют канцерогенные (химические, физические, биологические) вещества, вызывающие опухолевые заболевания у живых организмов, в т. ч. и раковые. Основными источниками регионального загрязнения почвы канцерогенными веществами являются выхлопы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, продукты нефтепереработки.

Антропогенное вмешательство может влиять на повышение концентрации природных веществ или вносить новые, посторонние для окружающей среды вещества, такие, как пестициды, ионы тяжелых металлов. Поэтому концентрация этих веществ (ксенобиотиков) должна определяться как в объектах окружающей среды (почве, воде, воздухе), так и в пищевых продуктах. Предельно допустимые нормы на присутствие остатков пестицидов в продуктах питания различны в разных странах и зависят от характера экономики (импортаэкспорта продовольствия), а также от привычной структуры питания населения.

Земельные ресурсы Москвы подвержены загрязнению и захламлению. Для характеристики загрязнения почвы введен суммарный показатель загрязнения почвы (СПЗ): при СПЗ < 15 у.е. почва не опасна для здоровья населения; при СПЗ 16—32 у.е. — приводит к некоторому заболеванию детей. На 25% площади Москвы СПЗ > 32 у.е. (32—128 у.е.). При СПЗ > 128 у.е. очень часто болеют взрослые и дети, и особенно сильно уровень СПЗ отражается на репродуктивной функции женщин.

6. ПОТЕРЯ ПОЧВЫ

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:

а) сельское и лесное хозяйство;

б) разнообразное строительство;

 в) 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, т. е. процесс захватывания частиц почвы и их выноса водой (водяная эрозия) или ветром (ветровая эрозия). Вынос может быть медленным и слабым, когда почва медленно выдувается в ходе ветровой эрозии, и катастрофическим, когда водная эрозия образует глубокие овраги после сильного ливня (овражная эрозия). Растительный покров или естественный опал (опавшие листья) обеспечивают защиту земли от всех видов эрозии. Водная эрозия начинается с капельной эрозии — действия ударов дождевых капель; равномерное смывание почвы с поверхности называется плоскостной эрозией. Для удержания воды и биогенов в почве важнее всего гумус и глина, удаление которых за счет эрозии приводит к опустыниванию почвы.

Земельный фонд России имеет много неудобных земель:

вечная мерзлота — 47—49%, пески, пустыни, полупустыни — 14—15%, заболоченные земли и болота — 9—10%, тундра — 8%, высокогорье — 3%, города и населенные пункты — 3% и только 15% — пахотные земли, площадь которых составляет около 230 млн га. Из них 160 млн га подвержены эрозии (в большинстве своем — это чернозем и 137

краснозем). Знаменитый воронежский чернозем, 1м3 которого хранится в Париже в качестве эталона плодородия, уже не дает того урожая, который был раньше (уменьшился в 1,5—3 раза). За последние 25 лет площадь сельскохозяйственных угодий уменьшилась на 24%, а пашни — на 18%. На каждого жителя России приходится 1,5 га пахотных земель, в то время как на душу населения планеты (обрабатывается всего 10,4% всей суши) земли приходится менее 0,5 га, и этот показатель имеет тенденцию к дальнейшему снижению.

Причинами потери почвы является выпахивание, перевыпас, сведение лесов и засоление почвы при орошении.

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 (азиатская часть СССР засолена на 30%, в США — на 22%, в Китае — на 30%). Одной из причин падения богатейшей когдато Римской империи было засоление и опустынивание ранее богатых пахотных земель.

Процессы выветривания и почвообразования сильно зависят от климата и состава материнской породы. Если скорость эрозии не будет превышать скорости формирования почвы, то потери почвы не произойдет. Однако в большинстве агроэкосистем этот баланс нарушен, поскольку скорость эрозии в 2—10 раз выше допустимой.

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.

7. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ В ПОЧВЕННОМ МОНИТОРИНГЕ

Почвенный покров накапливает информацию о происходящих процессах и изменениях, т. е. почва является своеобразным индикатором не только сиюминутного состояния среды, но и отражает прошлые процессы. Поэтому почвенный (агроэкологический) мониторинг имеет более общий характер и открывает большие возможности для решения прогностических задач. Основными показателями, которые оцениваются в процессе агроэкологического мониторинга, являются следующие: кислотность, потеря гумуса, засоление, загрязнение нефтепродуктами.

Кислотность почв оценивается по значению водородного показателя (рН) в водных вытяжках почвы. Значение рН измеряют с помощью рНметра, иономера или потенциометра. Оптимальные диапазоны рН для растений от 5,0 до 7,5. Если кислотность, — т. е. рН меньше 5, то прибегают к известкованию почв, при рН более 7,58 используют химические средства для снижения рН.

В настоящее время контроль за содержанием гумуса входит в число первоочередных задач. Изменение количества органического вещества в почве не только связано с изменением . почвенных свойств и их плодородия, но и отражает влияние внешних негативных процессов, вызывающих деградацию почв.

Содержание гумуса определяют по окисляемости органического вещества. К навеске почвы добавляют окислитель (чаще всего хромлик) и кипятят. При этом органическое вещество, входящее в состав гумуса, окисляется до CO2 и Н2О. Количество израсходованного окислителя определяют либо титрометрическим методом, либо спектрофотометрическим. Зная количество окислителя, определяют количество органического вещества.

В последнее время применяют анализаторы углерода, в которых происходит сухое сжигание органического вещества в токе кислорода с последующим определением выделившегося СО2.

Антропогенное засоление почв проявляется при недостаточно научно обоснованном орошении, строительстве каналов и водохранилищ. Химически оно проявляется в увеличении содержания в почвах и почвенных растворах легкорастворимых солей — это NaCI, Na 2SО4, MgCI2, MgS04. Наиболее простой метод обнаружения засоления основан на измерении электрической проводимости. Применяют определение электрической проводимости почвенных суспензий, водных вытяжек, почвенных растворов и непосредственно почв. Этот процесс контролируется путём определения удельной электрической проводимости водных суспензий с помощью специальных солемеров. При контроле за загрязнением почв нефтепродуктами решаются обычно три основные задачи: определяются масштабы (площади) загрязнения, оценивается степень загрязнения, выявляется наличие токсичных и канцерогенных загрязнений.

Первые две задачи решаются дистанционными методами, к которым относится аэрокосмическое измерение спектральной отражательной способности почв. По изменению окраски или плотности почернения на аэрофотоснимках можно определить размеры загрязнённой территории, конфигурацию площади загрязнения, а по снижению коэффициента отражения оценить степень загрязнения. Степень загрязнённости почв можно определить по количеству содержащихся в почве углеводородов, которое определяется методами хроматографии.

8. БИОТЕХНОЛОГИЯ ОХРАНЫ ЗЕМЕЛЬ

Загрязненность почв неорганическими ионами и нехватка полезных органических, избыток пестицидов и других вредных минеральных добавок приводят к снижению урожайности и качества сельскохозяйственных культур, а также эрозии и дефляции почвы. При этом традиционные удобрения и методы внесения их в почву являются весьма затратными. (По мнению специалистов США, на производство стакана молока необходимо расходовать в настоящее время стакан дизтоплива).

Вместе с тем имеются безграничные, возобновляемые ресурсы удобрений, содержащие необходимые питательные элементы для сельхозкультур и близкие, а иногда и превышающие по качеству органические удобрения (например: осадки сточных вод станций аэрации). Широкому применению их в сельском хозяйстве препятствует бактериальная зараженность и содержание тяжелых металлов. Если первое препятствие (технически и организационно) в целом разрешимо, то второе — требует новых подходов, основанных на биотехнологических приемах.

В настоящее время в России и за рубежом проводится большая работа по селекции и получению методами генетической инженерии микроорганизмов, способных при внесении их в почву вместе с осадками продуцировать полимеры, переводящие тяжелые металлы в неподвижные формы, и осуществляющие одновременно процесс азотфиксации (усвоение атмосферного азота).

Уже не одно десятилетие насчитывает опыт применения красного калифорнийского червя для получения биологически ценного удобрения (биогумуса) из клетчаткосодержащих и широкого спектра органических отходов, а также для улучшения структуры почв, аэрирования. Прошедший через червя гумус обогащен всеми необходимыми аминокислотами, микроэлементами.

Одним из наиболее распространенных и стойких загрязнений земель является нефть. Естественная микрофлора, адаптируясь, способна разрушить загрязнения такого типа. Смешение загрязненной нефтью почвы с измельченной сосновой корой ускоряет на порядок скорость разрушения нефти за счет способности микроорганизмов, существующих на поверхности коры, к росту сложных углеводородов, входящих в состав сосновой смолы, а также адсорбции нефтепродуктов корой. Такой биотехнологический прием получил название «микробное восстановление загрязненной нефтью почвы».

Не менее перспективным и эффективным является бактериальный препарат «Путидойл», промышленный выпуск которого освоен в г. Бердске Свердловской области. Препарат представляет собой лиофилизированную (высушенную при низких температурах под вакуумом) и дезинтегрированную клеточную массу бактерий рода Pseudo — топаз. Конкретные параметры и технология выращивания клеточной массы бактерий являются коммерческим секретом, ноухау авторов, но эффект огромный. Внесение путидойла на загрязненные места (территории) с нефтью и нефтепродуктами позволяет через 13 суток полностью разрушить загрязнения до конечных продуктов (воды и углекислоты) и восстановить естественные свойства почв.

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.

Вместе с тем почвенный покров является естественной базой для поселения людей, служит основой для создания рекреационных зон. Он позволяет создать оптимальную экологическую обстановку для жизни, труда и отдыха людей. От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих в почвах химических и биохимических процессов зависят чистота и состав атмосферы, наземных и подземных вод. 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.

Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию. Из всех оболочек Земли почвенный покров – самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 1520 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.

Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.

 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ. Учебник. Арустамов Э.А. Издательский дом “Дашков и Ко”. М – 2000.

2. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ. В.Д. Валова. Издательский дом “Дашков и Ко”. М – 2001.

Комплексная оценка экологического состояния почвы социально значимых объектов поселка Цементный

  • Авторы
  • Руководители
  • Файлы работы
  • Наградные документы

Лебедева Л.В. 1


1МАОУ СОШ п. Цементный 10 класс

Тумбаева Т.Ю. 1


1МАОУ СОШ п. Цементный


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF

Введение

Почва – верхний плодородный слой земли, который, по мнению специалистов-экологов, является объективным индикатором техногенного загрязнения окружающей среды.

Состояние почвы – один из важнейших показателей для поддержания экологически чистой территории,  как в мегаполисах, так и в сельской местности.Почва должна создавать все необходимые условия для ее обитателей, выполнять функцию абсорбции и консервирования загрязняющих веществ, блокировать загрязнение воздуха и грунтовых вод, и при этом не угрожать здоровью и жизни населения. 

В поселке, где я проживаю, основным промышленным предприятием является ЗАО «Невьянский цементник». В государственном докладе «О состоянии и об охране окружающей среды Свердловской области» это предприятие входит в число предприятий – основных вкладчиков в загрязнение атмосферного воздуха Свердловской области. Его показатель суммарной атмосферной нагрузки превышает допустимый уровень комплексного загрязнения атмосферы, а ежегодные выбросы в атмосферу составляют 5,3 тыс. т. что, в конечном счете, не может не влиять на состояние окружающей среды [8].

Пылевые выбросы цементного завода оседают на близлежащие окрестности, в том числе на территории социально значимых объектов, к которым относятся три детских дошкольных учреждения, школа и больница поселка.

Оценка экологического состояния территории обязательно проводится перед началом строительства любого объекта. Наши социально значимые объекты были построены более сорока лет назад, и в течение этого времени их территории не обследовались. Как повлияли пылевые выбросы завода на экологическое состояние их территорий? Этот и другие вопросы определили тему моего исследования. Считаю, что данные, полученные в ходе работы, будут интересны жителям поселка, которые являются их активными пользователями.

Гипотеза: выбросы цементного завода изменили состав и свойство почвы, увеличив ее фитотоксичность на территории социально значимых объектов поселка.

Объектом данного исследования стали почвенные образцы, взятые на территории детских садов, школы больницы, а предметом физико-химический состав и фитотоксичность почвы.

Цель работы: проведение оценки экологического состояния территории социально значимых объектов п. Цементного на основе почвенных анализов и биотестирования.

Для достижения поставленной цели, необходимо было решить следующие задачи:

Изучить литературу по проблеме исследования.

Отобрать почвенные образцы и провести их физико-химический и фитотоксический анализы.

Оценить экологическое состояние социально значимых объектов.

Методы исследования: аналитический, лабораторный, биотестирование, статистический.

Глава 1. Обзор литературы по проблеме исследования.

Экологическая оценка состояния окружающей среды.

Экологические оценки формируются в ходе «экологической диагностики». Экологическая диагностика – выявление и изучение признаков, характеризующих ожидаемое состояние окружающей среды, экосистем и ландшафтов, а также разработка методов и средств обнаружения, предупреждения и ликвидации негативных экологических процессов и явлений; ее можно рассматривать как процедуру формирования информационной базы для экологической оценки территории.

Экологическая оценка территории включает: установление природно-ландшафтной дифференциации; определение состояния ландшафтов и их компонентов; установление антропогенных воздействий на ландшафт; выяснение потенциальных возможностей ландшафтов противостоять антропогенным нагрузкам; определение экологических ситуаций и оценку степени их остроты; разработку рекомендаций по улучшению экологической обстановки.

Почва, как объект оценки экологического состояния.

Почва обладает способностью поглощать и удерживать в себе разные загрязняющие вещества, связывая их химическим и физическим путем, тем самым почва служит своеобразным фильтром, предотвращающим поступление вредных соединений в природные воды, растения и далее по пищевым цепям в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении небезграничные, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому необходимо отслеживать экологическое состояние почвы, чтобы вовремя предотвратить случаи ее опасного загрязнения.

Оценка экологического состояния почв – это определение соответствия состояния почв ее экологической норме.

1.3 Краткая характеристика методов оценки экологического состояния почвы.

Оценка экологического состояния почвы осуществляется с помощью комплекса методов: физических, химических и биологических.

Химический метод позволяет установить химический состав почвы. Определить общее содержание многих элементов возможно с помощью элементарного анализа.

Другим важным компонентом химического метода является анализ водной вытяжки, особенно значимый при исследовании засоленных почв. Результат данного исследования показывает содержание водорастворимых веществ: сульфатов, хлоридов и карбонатов кальция, магния, натрия и других элементов. Также химический метод позволяет определить поглотительную способность почвы. С его помощью выявляют обеспеченность грунта питательными веществами: определяют количество усваиваемых растениями соединений азота, калия, фосфора и т.д.

Результаты данного исследования помогают определить потребность почвы в удобрениях. Также химический метод включает в себя изучение состава органических веществ почвы, форм соединений основных почвенных компонентов, в том числе микроэлементов.

Физический метод позволяет оценить физические свойства почвы. Их разделяются на основные и функциональные свойства.

К основным физическим свойствам почвы относятся ее объемный вес, удельный вес, пористость и др.

Биологические методы.

К биологическим методам относятся биоиндикация и биотестирование.

Биоиндикация – это метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем.

В качестве биоиндикаторов выступают отдельные таксоны, экологические группировки, физиологически сходные организмы, размерные группы. Отклонение индикаторной биотической характеристики от некоторой заданной нормы свидетельствует о превышении уровней допустимого воздействия абиотических факторов.

Биотестирование – метод, позволяющий установить токсичность среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов, например, для определения фитотоксичности почвы

Фитотоксичность почвы – это свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений. Необходимость определения этого показателя возникает при мониторинге химически загрязненных почв. Начало проявления фитотоксичности коррелирует с ПДК. Уменьшение числа проростков в загрязненной почве, по сравнению с контролем более чем в несколько раз, свидетельствует о значительной деградации почв и снижении ее продуктивности, потере способности почвы к самоочищению.

Глава 2. Материалы и методики исследования.

2.1. Географическое положение и климатические условия поселка Цементный.

Поселок Цементный является частью территории муниципального образования Невьянский городской округ Свердловской области. Его координаты 57028/ северной широты, 60010/ восточной долготы. Расположен на восточных предгорьях Среднего Урала, к западу от районного центра – город Невьянск. Рельеф местности слабо всхолмленный. Высоты над уровнем моря не превышают 300 метров. Почвы среднесуглинистые дерново-подзолистые.

Климат – умеренно-континентальный, с холодной зимой и теплым летом. Уральские горы, несмотря на их незначительную высоту, преграждают путь массам воздуха, поступающим с запада, из северной части России. Самый холодный месяц – январь со средней температурой от −30 до – 35 °C. Самый теплый месяц – июль, его среднесуточная средняя температура +29 °C. Среднегодовая температура 1,9 °C. Относительная влажность воздуха – 69,9 %. Средняя скорость ветра – 3,3 м/с. Сумма положительных температур за вегетационный период 1650 °C. Высота снежного покрова – 60 см [9].

2.2. Рабочий план исследования.

1 этап – подготовительный (01.08 – 15.08.2019): разработка программы исследования;

2 этап – информационный (16.08 – 01.09.2019): сбор и обработка теоретических материалов по проблеме исследования, подбор методик исследования почвы; оформление теоретической и методической части работы (главы 1 и 2);

3 этап – исследовательский (02-30.09.2019): взятие проб почвы на территории социально значимых объектов поселка Цементный и их анализ;

4 этап – аналитический (01.10 – 31.10.2019): анализ и обобщение полученных результатов, оформление результатов исследования.

2.3. Характеристика объектов исследования.

Объектом данного исследования являлись почвенные образцы, взятые на территории детских садов «Родничок», «Малышок», «Березка», общеобразовательной школы п. Цементный и участковой больницы поселка. В качестве контроля выступил образец почвы, взятый в охранной зоне Висимского заповедника. Расположение точек отбора проб на территории поселка Цементного показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема расположения исследуемых территорий в п. Цементном и точек отбора проб: №1 – территория школы; №2 – территория больницы; №3 – МАДОУ ДС «Родничок»; №4 – МАДОУ ДС «Малышок»; №5 – МАДОУ ДС «Березка»

Образец почвы, взятый на территории охранной зоны Висимского заповедника, является контрольным (точка №6).

2.4. Методы и методики, использованные в работе, их краткое описание.

В ходе исследования определялись механический состав почвы, ее физико-химические свойства и фитотоксичность.

2.4.1. Краткое описание методов исследования.

1) Метод «конверта» для отбора почвенных проб по Карпову Ю.А [4].

Для химического анализа почвы были взяты шесть почвенных образцов, каждый из которых состоял из 5 точечных проб, взятых с глубины 0-20 см (метод конверта). Вес общей пробы составил 1,5 кг.

Время отбора – 5-8 сентября 2019 года. Затем почву измельчили, удалили корни, просеяли через сито с диаметром отверстий 1 мм, сократив вес образца до 500 грамм (метод квартования), высушили до воздушно-сухого состояния.

2) Методика для определения механического состава почвы «мокрым способом» по Качинскому Н.А. [3].

Определение механического состава почвы «мокрым» методом: образец растертой почвы увлажняют и перемешивают до тестообразного состояния, при котором почва обладает наибольшей пластичностью. Из подготовленной почвы на ладони скатывают шарик и пробуют раскатать его в шнур толщиной около 3 мм, а затем свернуть в кольцо диаметром 2-3 см. В зависимости от механического состава почвы или породы показатели «мокрого» метода будут различны.

Определение объемного веса почвы может проводиться на образцах с ненарушенной структурой и с нарушенной структурой почвы. Объемным весом почвы называется вес в граммах единицы объема абсолютно сухой почвы с ненарушенным строением. Выражается объемный вес в граммах на 1 см3.

В образцах с нарушенной структурой объемный вес (Д) можно определить с некоторой погрешностью. Для этого взвешивают сушильный стаканчик (С), наполняют его почвой. Почву слегка уплотняют путем постукивания стаканчика о ладонь, взвешивают. Вес сухой почвы (В-С) делится на объем цилиндра (V).

Д=В-С

V

Определение скважности почвы. Скважностью, или порозностью, называют суммарный объем всех пор и пустот между твердыми частицами в единице объема, выраженный в процентах от общего объема почвы, взятой без нарушения ее естественного сложения. Общая порозность (скважность) вычисляется через величину объемного веса (Д) и удельного веса (d) по формуле

Р=100 х (1- Д/d).

3) Методики для определения химического состава почвы взяты из руководства к почвенным анализам Муравьева А.Г. [6].

Химический анализ почвы проводился на определение кислотности, наличие фосфатов, нитратов, сульфатов, хлоридов, хрома, меди, никеля двумя методами: колориметрическим и титрованием.

Определение кислотности почвы (рН) проводилось колориметрическим методом. Для этого в колбу помещают 2 мг почвы, добавляют 10 мл дистиллированной воды, хорошо встряхивают и дают отстояться осадку. Затем, в надосадочную жидкость вносят полоску индикаторной бумаги, сравнивают ее цвет с цветной таблицей, делают вывод о величине рН почвы.

Метод определения нитрат-ионов является колориметрическим и основан на предварительном восстановлении нитрат-ионов до нитрит-ионов с последующим образованием азоткрасителя в результате реакции нитрит-иона с реактивом Грисса. Концентрация нитрит-ионов в пробе определяется методом визуального сравнения окраски пробы с контрольной шкалой образцов окраски.

Метод определения фосфат-ионов является колориметрическим. Он основан на реакции взаимодействии фосфат-ионов в кислой среде с молибдатом аммония и образованием фосфорно-молибденовой гетерополикислоты.

НРО42- + 3NH4+ 12 МоО42- + 23Н+ = (NH4)3[РМо12О40] +12 Н2О

Метод определения хлорид-иона (Cl) основан на реакции взаимодействия хлорид-ионов с ионами серебра с образованием нерастворимого осадка хлорида серебра. В качестве индикатора используется хромат калия, который реагирует с избытком азотнокислого серебра, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Титрование выполняется в пределах рН 5,0. Расчет концентрации хлорид-ионов (Схл, мг/л).

Схл = (VAgNО3 х Н х 35,5 х 1000)/VA = VAgNО3/ VA, где

VAgNО3 – объем раствора азотнокислого серебра, израсходованный
на титрование, мл;

Н – концентрация раствора азотнокислого серебра, 0,05 моль/л;

VA – объем воды, взятой на анализ, мл; 35,5 – эквивалентная масса хлора;

1000 – коэффициент пересчета единиц измерений из г/л в мг/л.

Определение содержания катионов меди (Cu2+), никеля (Ni2+) и хрома (Cr3+) в водных средах проводилось с помощью тест-систем «Медь», «Никель», «Хром». Индикаторную полоску опускают в анализируемую почвенную вытяжку на 5-10 с. и, сравнивают через 3 минуты окраску участка с образцами на контрольной шкале.

4)Методика для определения фитотоксичности почвы из методического пособия Ашихминой Т.Я. [1].

Для ее определения использовался метод биотестирования. В основе метода лежит способность растений реагировать на состав загрязненной почвы отклонением в росте и развитии своих органов в сравнении с контрольной группой, выросшей на незагрязненной почве.

Сначала партию семян проверяют на всхожесть. Их проращивают в чашках Петри, с фильтровальной, увлажненной до полного насыщения, дистиллированной водой при температуре 20–25°С. Нормой считается прорастание 90–95% семян в течение 3–4 суток. Процент проросших семян, от числа посеянных, называется всхожестью.

Снижение длины стеблей и корней проростков в опытном варианте по сравнению с контрольным на 10 – 30 % говорит о слабой фитотоксичности почвы. Разница от 30 до 50 % указывает на среднюю степень фитотоксичности почвы, а выше 50 % – свидетельствует о высокой (недопустимой) степени фитотоксичности почвы.

Для получения сопоставимых результатов по итогам тестирования рассчитывается индекс токсичности оцениваемого фактора (всхожести семян, длины стеблей, корней и др.) для каждой тест-культуры:

ИТФ = ТФо / ТФк, где

ТФо – среднее значение показателя в опыте;

ТФк – среднее значение этого же регистрируемого показателя в контроле [7].

Для определения класса токсичности исследуемых почв используют шкалу токсичности (табл. 1).

Таблица 1 – Шкала токсичности почв

Величина ИТФ

Класс токсичности

> 1,10

VI (стимуляция)

0,91 – 1,10

V – норма

0,71 – 0,90

IV – низкая токсичность

0,50 – 0,70

III – средняя токсичность

< 0,50

II – высокая токсичность

Среда не пригодна для жизни тест-объекта

I – сверхвысокая токсичность,

вызывающая гибель тест-объекта

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1. Результаты почвенных анализов

3.1.1. Механический состав почвы

Проведенный анализ почвы на механический состав показал, что почвы в образцах № 1, 6 – среднесуглинистые, а в образцах № 2, 3, 4, 5 – легкосуглинистые (табл. 2). Легкий механический состав на четырех участках можно объяснить тем, что растительный покров сформировался на искусственно созданной почве, с большой примесью песка, который использовался при строительстве и благоустройстве территории больницы и детских садов.

Таблица 2 – Диагностика механического состава почвы социально значимых объектов

№ образца

Диагностические признаки

Название почвы по механическому составу

скатывание шнура

образование шнура

деформация шнура

№1 Школа

скатывается шнур

сплошной шнур

Кольцо с трещинами и переломами

Средний суглинок

№2 Больница

скатывается шнур

сплошной шнур

распадается

Легкий суглинок

№3 д.с. «Родничок»

скатывается шнур

сплошной шнур

распадается

Легкий суглинок

№4 д.с. «Малышок»

скатывается шнур

сплошной шнур

распадается

Легкий суглинок

№5 д.с. «Березка»

скатывается шнур

сплошной шнур

распадается

Легкий суглинок

№6 ОЗ Висимского заповедника (к)

скатывается шнур

сплошной шнур

Кольцо с трещинами и переломами

Средний суглинок

3.1.2. Физические свойства почвы.

В ходе почвенного анализа определялись такие физические свойства почвы как ее объемный вес и порозность (пористость).

Расчет объемного веса (табл. 3) показал, что почвы на исследуемых территориях имеют плотность в пределах 1,02 – 1,05 г/см3, что характерно для суглинистых почв, плотность которых находится в диапазоне 1,0-1,3 г/см3 (по Бондареву).

Проведенный анализ образцов почвы на порозность показал (табл. 4), что этот показатель находится в пределах от 53,3 – 66,7%, т.е. исследуемые почвы обладают достаточной воздухоемкостью.

Таблица 3 – Объемный вес почвы исследуемых территорий п. Цементный в 2019 г.

Показатели

Образцы исследуемых территорий

ОЗ Висимского заповедника (к)

№ 1

№ 2

№ 3

№ 4

№ 5

№6

Объем сосуда, см3

14,2

14,2

14,2

14,2

14,2

14,2

Масса сосуда, г

11,35

11,35

11,35

11,35

11,35

11,35

Масса сосуда + почва, г.

24,05

24,8

22,45

24,2

26,15

26,05

Масса сухой почвы, г

14,9

14,65

14,45

14,6

14,8

14,9

Объемный вес почвы

1,05

1,03

1,02

1,03

1,04

1,05

Таблица 4 – Порозность почвы исследуемых территорий п. Цементный в 2019 г.

Образцы почвы

Объем воды

Объем почвы

Общий объем

Порозность, %

№1

15

15

21

60

№2

15

15

21

60

№3

15

15

20

66,7

№4

15

15

22

53,3

№5

15

15

22

53,3

№6 (к)

15

15

21

60

Химический состав почвы

Анализ почвенных образцов проводился с помощью тест-комплектов и тест-систем ЗАО «Крисмас+». Данные анализа, приведенные в таблице 5, свидетельствуют, что реакция почвенной вытяжки на всех участках находится в пределах 6,0-7,0 и не превышает предельно допустимую концентрацию.

Нитраты, как и фосфаты, являются жизненно важными веществами минерального питания растений. При их недостатке задерживается рост их листового аппарата и корневой системы.

Таблица 5 – Содержание химических веществ в почвах исследуемых территорий

Химические вещества

Образцы почвы исследуемых территорий

ПДК

(ОДК)

Вывод

№1

№2

№3

№4

№5

№6 контроль

рН

7

7

7

7

7

7,5

6-9

Не прев.

NO3(мг/кг)

15

5

5

5

15

25

130

Не прев.

SO42- (мг/кг)

153,6

153,6

157, 4

161,3

192

38,4

160

Прев.

PO43- (мг/кг)

0,5

0,5

3,5

1

0,5

0,5

200

Не прев.

Ni2+(мг/кг)

0

0

0

0

0

0

4

Отсут.

Cu2+(мг/кг)

5

10

5

5

10

5

3

Прев.

Cr3+ (мг/кг)

0

0

0

0

0

0

6

Отсут.

Хлориды

177,5

142

213

213

142

35,5

360

Не прев.

* ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве [10].

Максимальная концентрация сульфат-ионов, превышающая ПДК, обнаружена в образце почвы №5, взятой с территории детского сада «Березка», где этот показатель составил 192 мг/кг и незначительное превышение ПДК отмечено в образце №4 (ДС «Малышок») – 161,3 мг/кг. Минимальная концентрация сульфатов выявлена в почве, взятой на территории охранной зоны заповедника, – 38,4 мг/кг, что существенно ниже ПДК.

Основной вклад в загрязнение почвы сульфатами вносят оксиды серы, выбрасываемые в атмосферу промышленными предприятиями и автотранспортом. Одной из причин высокого содержания сульфат-ионов в почве поселка, скорее всего, являются выбросы в атмосферу цементного завода, т.к. в состав пылевых выбросов предприятий данного типа входят сульфаты [5]. Другим, предполагаемым источником загрязнения почв поселка сульфатами, может служить Филиал «Производство полиметаллов» АО «Уралэлектромедь», Кировградского ГО, расположенный в 8 километрах на юго-запад от поселка Цементного, т.е. в направлении господствующих ветров. В 2018 году его выбросы составили 24,6 тыс. т или 15,5 % от суммарного выброса по Горнозаводскому округу [8].

Во всех взятых пробах, кроме территории заповедника, отмечено превышение ПДК по меди в 1,67-3,33 раза, что, вероятно, связанно с повышенным содержанием в почве медьсодержащих минералов (малахит, медный колчедан и др.). Кировградский медеплавильный комбинат АО «Уралэлектромедь» работает на собственном сырье, добывая медную руду шахтным способом в окрестностях города.

Хром и никель в почвенных образцах отсутствуют.

3.1.4. Фитотоксичность почвы.

В лабораторных условиях исследовалась фитотоксичность почв по отношению к двум индикаторным тест-культурам разных систематических групп: представителю семейства капустные (Brassicaceae) – кресс-салату (Lepidium sativum, L) сорта Данский и представителю семейства мятликовых (Poаceae) – ржи посевной (Secаle cereаle, L) сорта Исеть.

Предварительная проверка семян кресс-салата и ржи показала их 100% всхожесть. Для проведения опыта брали по 20 семян кресс-салата и по 20 семян ржи на повторность и помещали в пластиковые контейнеры для рассады на фильтровальную бумагу, увлажненную почвенной вытяжкой с определенного участка. Всего в опыте было 6 вариантов, повторность опыта – четырехкратная, т.е. по каждому участку замеры проводили по 80 проросткам на четвертый день проращивания. Замеры проводили корневой и стеблевой части растений.

Результаты измерения показали, что наименьшая длина стеблей и корней у кресс-салата отмечена в варианте №4 – детский сад «Малышок» (14,33; 36,19) и в варианте №5 – детский сад «Березка» (13,75; 34,36) (рис. 2). Статистическая обработка данных при 5% уровне значимости подтверждает существенность различий в размерах органов растений 4 и 5 вариантов в сравнении с контролем.

Проростки ржи также замедлили развитие во всех вариантах, но статистически существенные различия с контролем выявлены только в варианте №5 – детский сад «Березка». Длина стебля и корня в этом варианте минимальны -19,10 и 19,33 см соответственно (рис. 3).

Рисунок 2. Средняя длина стебля и корня кресс-салата на исследуемых участках.

Рисунок 3. Средняя длина стебля и корня ржи посевной на исследуемых участках.

Результаты проведённого исследования показывают, что почвы, всех пяти исследуемых территорий п. Цементного по отношению к кресс-салату и ржи посевной являются слаботоксичными, и относятся к IV классу фитотоксичности. (табл. 6 и 7).

Таблица 6 – Степень фитотоксичности почвы исследуемых объектов по кресс-салату.

вариант

Участок

Ср. длина стебля (мм)

(X̅)

ИТФ

X̅/ X̅к

Класс почвы

Степень фитотоксичности

Ср. длина корня (мм) (X̅)

ИТФ

X̅/ X̅к

Класс почвы

Степень фитотоксичности

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Школа

14,67±0,81

0,82

IV

низкая

38,80 ± 2,17

0,89

IV

низкая

2

Больница

14,58±0,79

0,82

IV

низкая

38,92 ± 2.01

0, 89

IV

низкая

3

Родничок

14,80±1,23

0.83

IV

низкая

38,67 ± 1,96

0,88

IV

низкая

4

Малышок

14,33±0,62

0,80

IV

низкая

36,19 ± 2,24

0,83

IV

низкая

5

Березка

13,75±0,86

0,77

IV

низкая

34,36 ± 1,55

0,79

IV

низкая

6

(контр.)

заповедник

17,87±1,50

     

43,58 ± 1,85

     

Статистическая обработка результатов показала, что при использовании в качестве тест-объекта кресс-салата tфакт превышает t0,05 только в вариантах 4 и 5 (табл. 8) и по развитию стеблей, и по развитию корней растений, а при использовании в качестве тест-объекта ржи посевной tфакт превышает t0,05 по развитию стеблей и корней только в варианте 5 (табл. 9). Это может говорить о том, что кресс-салат является более чувствительным растением к загрязненности почвы, чем рожь посевная.

Таблица 7 – Степень фитотоксичности почвы исследуемых объектов по ржи посевной.

вариант

Участок

Ср. длина стебля (мм)

(X̅)

ИТФ

X̅/X̅к

Класс почвы

Степень фитотоксичности

Ср. длина корня (мм) (X̅)

ИТФ

X̅/X̅к

Класс почвы

Степень фитотоксичности

1

2

3

4

5

6

6

7

5

8

1

Школа

21,52±1,33

0,85

IV

низкая

23,88 ± 1,74

0,89

IV

низкая

2

Больница

21,45±1,10

0,85

IV

низкая

22,98 ± 1,83

0,86

IV

низкая

3

Родничок

20,81±1,41

0,82

IV

низкая

21,94 ± 2,02

0,82

IV

низкая

4

Малышок

20,84±1,59

0,83

IV

низкая

20,93 ± 2,09

0,78

IV

низкая

5

Березка

19,10±1,92

0,76

IV

низкая

19,33 ± 2,22

0,72

IV

низкая

6

(контр.)

заповедник

25,21±2,20

     

26,75 ± 2.0

     

Таблица 8 – Оценка различий в размерах органов проростков кресс-салата при определении степени токсичности почвенных образцов в 2019 году

вариант

Участок

t0,05

tфакт

Существенность различий по длине стеблей

t0,05

tфакт

Существенность различий по длине корней

1

Школа

2,086

1,879

несущест.

2,086

1,679

несущест.

2

Больница

2,086

1,935

несущест.

2,086

1,706

несущест

3

Родничок

2,086

1,582

несущест.

2,086

1,863

несущест.

4

Малышок

2,086

2,173

сущест.

2,086

3,826

сущест.

5

Березка

2,086

2,382

сущест.

2,086

2,542

сущест.

6

(контр.)

Заповедник

2,086

   

2,086

   

Таблица 9 – Оценка различий в размерах органов проростков ржи при определении степени токсичности почвенных образцов в 2019 году

вариант

Участок

t0,05

tфакт

Существенность различий по длине стеблей

t0,05

tфакт

Существенность различий по длине корней

1

Школа

2,086

1,435

несущест.

2,086

1,09

несущест.

2

Больница

2,086

1,526

несущест.

2,086

1,39

несущест

3

Родничок

2,086

1,681

несущест.

2,086

1,70

несущест.

4

Малышок

2,086

1,608

несущест.

2,086

2,01

несущест.

5

Березка

2,086

2,089

сущест.

2,086

2,48

сущест.

6

(контр.)

Заповедник

2,086

2,086

3.2 Выводы к третьей главе.

На основании проведенных анализов почвенных образцов можно сделать следующие выводы:

– по механическому составу почвы на территории школы и охранной зоны Висимского заповедника – среднесуглинистые; а на территории больницы и детских садов – легкосуглинистые.

– По физическим свойствам: скважности и объемному весу почвы на территории всех объектов суглинистые, влагоемкие, хорошо аэрированные.

– По химическому составу почвы всех участков имеют нейтральную реакцию, в них отсутствует хром и никель; по нитратам, фосфатам, хлоридам превышения ПДК не отмечено.

– По сульфатам превышения ПДК выявлено на территории детского сада «Малышок» и «Березка».

– На территории всех участков, в том числе и на территории охранной зоны Висимского Заповедника, концентрация меди превышает предельно допустимую норму в 1,7-3,3 раза.

– Фитотоксичность почвы на всех участках низкой степени.

– Статистическая обработка результатов при 95% уровне значимости показала, что существенные различия с контрольным образцом имеют участки 4 и 5 при использовании в качестве тест-объекта кресс-салат и участок 5 при использовании тест-объекта ржи посевной.

Рекомендуем при определении фитотоксичности почвы использовать в качестве тест-объекта кресс-салат как более чувствительную культуру.

Заключение

Изучив литературу по проблеме исследования, выяснили, что оценка экологического состояния окружающей природной среды заключается в установлении степени ее соответствия экологической норме и определяется в ходе «экологической диагностики».

– Объектом экологической диагностики может служить почва, Она обладает способностью поглощать и удерживать в себе разные загрязняющие вещества, поэтому необходимо отслеживать ее экологическое состояние, чтобы вовремя предотвратить опасные загрязнения.

– Для оценки экологического состояния почвы можно использовать физико-химические и биологические методы, в том числе биотестирование.

В ходе исследования проведены физико-химические и фитотоксикологический анализы почвы взятой на территории социально значимых объектов: школы, больницы, детских садов «Родничок», «Малышок», «Березка». В качестве контроля использовался образец, взятый на территории охранной зоны Висимского заповедника. Результаты анализов свидетельствуют о том, что почвы на территории исследуемых объектов суглинистые, воздухопроницаемые.

– Экологическое состояние почвы исследуемых объектов характеризуются повышенным содержанием меди и сульфатов. По фитотоксичности почвы относятся к IV классу и характеризируются как низкотоксичные.

План исследования выполнен полностью.

Выдвинутая ранее гипотеза подтвердилась.

Планирую данное исследование продолжить для уточнения полученных данных, провести оценку качества среды на территории социально значимых объектов методом флуктуирующей асимметрии.

Выражаю благодарность моему руководителю, Татьяне Юрьевне за помощь и поддержку при выполнении данной работы.

Литература.

1.Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. – М.: Академический Проект, 2006. 416 с.

2. Боме Н.А., Рябикова В.Л. Почвоведение (Краткий курс: лабораторный практикум): учебное пособие. Тюмень. Издательство Тюменского ГУ, 2012, 206 с.

3. Воробьева Л. А. и др. Химический анализ почв. Вопросы и ответы. М. 2011. – 186 с.

4. Карпов Ю.А, Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки /учебное пособие / 3-е издание. М.: Лаборатория знаний, 2015. 246 с.

5. Кулиш, О. Н. Сокращение выбросов оксидов азота с продуктами сгорания топлива / О. Н. Кулиш, С. А. Кужеватов, Е. В. Бородина. – Безопасность жизнедеятельности : научно-практический и учебно-методический журнал с ежемесячным приложением. – Москва : Новые технологии, 2005г. N 1 С.28-32

6. Муравьев А.Г. Оценка экологического состояния почвы / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева /- СПб.: «Крисмас+», 2011, – 264с.

7. Экологическое почвоведение: Лабораторные занятия для студентов-экологов (бакалавров): Метод. указания /Сост. И.Н. Волкова, Г.В. Кондакова/ Яросл. гос. ун-т. – Ярославль, 2002. 35 с.

8. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Свердловской области в 2018 году» [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://www.minprir.midural.ru/users/государственный%20доклад_экология.pdf.pdf (дата обращения 16.08.2019)

9. Комплексная программа развития туризма в Невьянском городско округе. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://autoally.ru/geografiya/40839/index. html?page=8 (дата обращения 22.08.2019)

10. ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Информационная система МЕГАНОРМ [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://meganorm.ru/Index2/1/4293850/4293850511.htm (дата обращения 18.08.2019)

11. Кресс-салат Энциклопедия растений: овощные культуры. [Электронный ресурс] – Режим доступа:https://www.asienda.ru/plants/kress-salat/ (дата обращения 19.08.2019)

12. Рожь посевная. АГРИЭН – энциклопедия с/х культур [Электронный ресурс]- Режим доступа: http://www.agrien.ru/ekul/kul/%D1%80%D0%BE%D0%B6%D1%8C.html (дата обращения 22.08.2019)

15

Просмотров работы: 445