Влияние хозяйственной деятельности на почвенный покров. Воздействие человека на почву Как влияет деятельность человека на состояние почв
Введение в специальность
(городское строительство и хозяйство)
Конспект лекций
(по кафедре Городского строительства и экологической безопасности)
Воздействие человека на почву и влияние ее загрязнения на объекты биосферы.
Почва - это особая органо-минеральная природная многофазная структурная система, обдадающая плодородием, возникшая в поверхностном слое выветривания горных пород в результате воздействия живых организмов на органические и минеральные субстраты, разложения мертвых организмов, влияния природных вод и атмосферного воздуха, в различных условиях климата, рельефа и времени в гравитационном поле Земли.
Основное свойство почвы - плодородие. Оно, связано с качеством почв, в том числе с содержанием в них простых элементов, мощностью, загрязненностью и т. д. Убирая ежегодно урожай, человек тем самым отчуждает накопленные в почве сотнями и тысячелетиями питательные вещества - элементы питания растений. Запас их в почве не безграничен, даже с учетом всех вносимых в мире удобрений. Деградация и потери почвенного покрова в последнее десятилетие особенно увеличились в засушливых местах и полузасушливых районах мира, прилежащих к пустыням. Это так называемый процесс опустынивания, по борьбе с которым в ООН разработан всемирный план действий.
В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:
1. Аридизация суши - комплекс процессов уменьшения увлажненности обширных территорий и вызванного этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодиях, окаймляющих пустыни, почвы превращаются в пустыни.
2. Эрозия почв, т. е. разрушение почв под воздействием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия - смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Отмечаются при крутизне уже 1-2°, чем круче склон, тем интенсивнее эрозия. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, направление вспашки (по склону).
Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частиц почвы, с которыми выносятся важнейшие вещества. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота. Известно, что пыльные бури уничтожали почвы огромных сельскохозяйственных территорий Азии, Южной Европы, Африки, Австралии и Америки. Так в 1934 г. в США в районе распаханных прерий Великой равнины 20 млн га пыльной бурей превращены в бросовые земли, а 60 млн га резко снизили свое плодородие.
Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники. иррациональная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии.
3.3асоление почв в основном связано с этими нарушениями. Различают естественное засоление, когда губительное количество углекислых солеи Са, Мg, Nа накапливаются в почве, поступая из грунтовых вод, и вторичное засоление орошаемых почв. В этом случае из-за отсутствия дренажа на поливных участках и гидро¬изоляции оросительных систем, происходит подъем грунтовых вод, заболачивание земель и их засоление.
В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель значительно засолено и потеряны миллионы ранее плодородных земель.
Изменение содержания микроэлементов в почве немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и человека. Недостаток или избыток тех или иных микроэлементов приводит к нарушению обмена веществ, вызывая различные заболевания. Так недостаток йода в почве (Западные области Украины) ведет к болезни щитовидной железы и кретинизму, недостаток кальция при избытке стронция в питьевой воде и продуктах питания - причина болезни, приводящей к поражению суставов, их деформации, задержке роста (С. Китай, р-ны Забайкалья, Дальнего Востока и др.). Недостаток фтора вызывает кариес зубов (одл. на реке Дон и др.). Выбросы предприятий и транспорта попадают в почву, изменяя состав микроэлементов.
Основными источниками регионального заражения почвы канцерогенами являются выхлопы самолетов, автотранспорта, выбросы промпредприятий, продукты нефтепереработки и др. Таким образом, основная опасность загрязнения почвы связана с глобаль¬ным загрязнением атмосферы.
Предельно допустимую концентрацию (ПДК) вредных веществ в почве устанавливают с учетом опасности не только от непосредственного контакта с ней, но главным образом с учетом последствий вторичного загрязнения контактирующих с почвой растений и животных, атмосферы и водоемов. Наряду с безвредными живыми организмами в почве обитают постоянно или временно патогенные (греч. раtlios - страдание и genos- рождение) - болезнетворные организмы - возбудители инфекционных болезней: сибирской язвы, газовой гангрены, столбняка, ботулизма и др.
Заражение человека может наступить при обработке почвы уборке урожая, строительных работах и т. д. К числу более опасных болезней человека и животных относится сибирская, язва (возбудитель - сибирская язвенная палочка, которая попадая в почву с мочой и испражнениями больных животных, образует вокруг себя спору и она в таком состоянии может сохраняться годами). Человек, как правило, заражается при контакте с животными. В почвах встречается также столбнячная палочка (заражение происходит через поврежденную кожу или слизистую, спороносная палочка (возбудитель ботулизма-тяжелого пищевого отравления). Кроме перечисленных в почве могут присутствовать кишечная палочка, аэробные и анаэробные бактерии, различные гельминты.
Оценку санитарного состояния почв проводят в соответствии с «оценочными показателями санитарного состояния почвы населенных мест». В качестве химического показателя берут санитарное число - частное от деления количества белкового азота на количество органического азота. При внесении в почву загрязнений содержание органического азота увеличивается.
В качестве показателя бактериального загрязнения почвы используют титр кишечной палочки и титр одного из анаэробов, т.е. определение количества изменяемого параметра на единицу объема.
Санитарно-гельминтологическим показателем состояния почвы является число яиц гельминтов в 1 кг почвы, а санитарно-энтомологическим наличие личинок и куколок мух в 0,25 м ее поверхности.
Значение почв для жизни на Земле и развития человеческого общества невозможно переоценить. Земля сегодня может прокормить 15 млрд чел. Следует учитывать, что оставшиеся нераспаханными пахотопригодные. земли все низкого качества. Лучшие земли уже распаханы. Кроме того, освоение новых земель потребует вовле¬чения новых ресурсов пресной воды, а свободных запасов пресной воды в мире уже нет.
Говоря о земельных ресурсах мира, необходимо иметь в виду и их соотношение с прогрессивным ростом населения планеты, что объективно ведет к прогрессивному уменьшению пахотопригодной земли на душу населения. В целом мировая норма фонда пахотопригодных земель на души населения снизилась с 1,5 га 1900 г. до 0,55 га 1990 г.
Техногенная интенсификация производства способствовала загрязнению и дегумификации, уплотнению, нарушению, вторичному засолению, эрозии почв и другим негативным последствиям.
Загрязнение почв - это привнесение в почву новых (не характерных для нее) физических, химических или биологических агентов или превышение их концентраций естественного средне-многолетнего уровня в рассматриваемый период времени. В связи с тем, что почва - это основа биологического круговорота, она становится источником миграции загрязняющих веществ в смежные сферы: атмосферу, литосферу, и гидросферу, а также в продукты питания (через растения).
Применительнок уровню региона, области, города, района и иных типологических географических единиц, где имеется антропогенное воздействие на ОПС состояние может быть охарактеризовано через характеристики ландшафта. В настоящее время более половины территории суши всей планеты представлены антропогенными ландшафтами. Если в естественных ландшафтах природные процессы саморегулируются, то в антропогенных они контролируются человеком, во многом определяя в целом состояние ОПС. Поэтому целесообразно рассмотреть, каким образом населенные пункты влияют на ландшафты и отходами жизнедеятельности.
Рассматривая населенный пункт как термодинамически откры¬тую экосистему, отходы его следует понимать как отвод необра¬тимого рассеивания энергии, как энтропию городской среды, обуславливающие устойчивость, при допустимых их количествах, и саморегуляцию ОПС.
Отходы жизнедеятельности.
Защита городской среды от ТБО состоит в обеспечении сбора, накопления, транспортировки, пере¬работки (складировании) отбросов и отходов. Определение количества транспортных единиц, потребных площадей и т. п. технических слагающих этого процесса производится на основе средне¬суточных норм накопления отбросов.
Повышение уровня комфортности жилья приводит к увеличению на 1-3% в год от каждого жителя. При определении количества мусора на предприятиях, в общественных зданиях и д. показатели относятся к одному рабочему, служащему, посетителю, зрителю. они составляют от 0,02-0,3 кг/сут., при этом на нормы накопления отходов влияют климат, характер застройки, демографические показатели, уровень промышленного развития, торговли, сферы услуг и т. д. Неравномерность накопления ТБО имеет место по дням недели, времени года, суток.
Годовое количество мусора:
Qг= p М + giПi", м3 ,
где р - расчетная норма мусора накопления на 1 чел, мэ/год; М - количество жителей в населенном пункте, чел.; gi- удельная норма накопления мусора на 1 рабочего, служащего и т. д., на производстве, в общественных, зрелищных и пр. зданиях, м3/год; Пi - количество рабочих, служащих и т. д. соответственно, чел.
Среднесуточный объем мусора:
Qс=Qг x Ki/365,
где Ki - коэффициент суточной неравномерности накопления мусора принимается равным 1,2-1,3.
В населенных пунктах России ежегодно образуется около -115-118 млн м3 ТБО. Исходя из сложившегося ежегодного прироста, ожидадось, что 2005 г. их объем возрастет до 170 - 180 млн м3. К настоящему моменту стало 300 м3. Основная масса ТБО имеет размер компонентов менее 0,25 м (95-98%). Крупногабаритные отходы (мебель, ящики, елки и т. п., составляющие 15-25 кг/чел-год,) не включаются расчетные характеристики проектирования полигонов.
Загрязнение атмосферы компонентами свалок и полигонов ТБО определяется выделением биогаза, содержащим: углекислый газ, метан, сероводород, аммиак, фосфина, и др. суммарным объемом до 5 м3 в 1 м3 . В результате выпадения атмосферньгх осадков и процессов развивающихся в теле полигона образуется фильтрат, содержащий органических ве¬ществ по БПКП = 7,4 г/л, по ХПК =12,9 г/л, хлоридов до 55 г/л, рН = 5,3 - 9,0, коли-титр 0,00001, яйца гельминтов до 10 шт./л. Фильтрат, даже при наличии противофильтрационных экранов, поступает в подземные воды, загрязняя их. Исследователя показано, что фильтратом за 2 года из 1 т ТБО в подземные воды выносится 0,5 кг хлоридов, 12 кг сульфатов, 1 кг сульфидов, с одновременным выносом бактериальных загрязнений, вызывающих брюшной тиф, паратиф, дизентерию, туберкулез. Обезвреживание ТБО является главной составляющей охраны ОПС.
Наиболее распространенные, в большей степени природные, приемы обработки ТБО:
1) открытые свалки - неконтролируемый сброс отходов, без уплотнения, изоляции, чаще всего «диким» способом; наиболее низкий и неприемлемый способ удаления ТБО;
2) закрытые свалки - в настоящее время самый распространен¬ный организованный метод обезвреживания, позволяющий обра¬батывать большие объемы ТБО при относительно малом воздей¬ствии на ОПС, однако при этом методе отсутствует утилизация продуктов ТБО;
3) полигоны ТБО - более современный способ обработки.
(отходов, совмещающий достоинства предыдущего, но при этом утилизируется «биогаз», метан (55-60%). образующийся в теле полигона вследствие анаэробной биодеструкции органических веществ. С каждой тонны ТБО образуется до 200 м газа, отводимого системой горизонтальных дырчатых труб в газгольдер, и используемого в топливных или энергетических установках. К сожалению такого отечественного практического опыта не имеется. Данные природные методы обработки ТБО рассчитаны на длитель¬ное (более 100 лет) отторжение площадей, поэтому их нельзя
признать перспективными, поскольку отходы не включаются в малые и большие круговороты вещества и энергии и, следователь¬но, ведут к дополнительной антропогенной нагрузке на ОПС, снижению ее экологической, резистентной устойчивости;
4) компостирование - биохимический процесс обезвреживания ТБО, результатом которого является отсутствие выбросов, отходов, занимаемых площадей, получение биотоплива и компоста, исполь¬зуемого в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Как и любая другая технология более высокого уровня биокомпостирование требует соблюдения режимных параметров по соотношению
С: N: Р; температуры, влажности, интенсивности аэрации, перемешивания, сушки и т. д. Процесс этот может осуществляться в буртах, на площадках с высотой слоя ТБО не более 2 м или во вращающихся барабанах диаметром 3-3,5 м и длиной не менее 20 м. В тоже время преимущества последнего варианта компостирования ТБО очевидны, так как срок обезвре¬живания сокращается до 6 суток. Мусороперерабатывающие заводы используют именно эту технологию;
5) Прессование – принудительное разделение ТБО на твердые и жидкие компоненты и последующая переработка давлением 80 МПа. Получаемый при таких параметрах твердый материал имеет объемную массу около 1000 кг/м и используется в строительстве дорог, жидкая фаза подвергается компостированию;
6) пиролиз - нагрев до 600-800°С ТБО в условиях дефицита кислорода, что приводит к термическому разложению органиче¬ской части и обезвреживанию, получению при этом горючих газов, нефтепродуктов. Следует констатировать с сожалением, что отечественного практического опыта прессования и пиролиза ТБО нет. Сжигание ТБО, имеющих теплотворную способность в зависимости от морфологического состава и влажности 800- 2000 ккал/кг привлекательно в случае комплексного использова¬ния образующегося тепла для выработки тепловой или электриче¬ской энергии, а также защиты атмосферы от газов и твердых выбросов, утилизации образующегося (до 20%) шлака, содержа¬щего потенциальные источники загрязнения (тяжелые металлы).
За рубежом комплексные подходы к сжиганию ТБО реализованы достаточно широко (Франция, ФРГ, Италия, Венгрия). Единичные (Сочи, Пятигорск, Москва и другие), построенные без учета морфологического состава ТБО мусоросжигательные заводы России, ориентированные только на сжигание, являются энергетически затратными и не оправдывают возлагаемых надежд общества на существенный природоохранный эффект. Одним из основных приемов предотвращения воздействия полигонов ТБО на городскую среду является обеспечение зоны санитарной охраны не менее 500 мг При этом эффективность защиты ПС будет выше, если эта зона| заполнена деревьями. Вероятнее всего для нашей страны наиболее! перспективными методами обезвреживания ТБО будут 2, 3 и 4.
Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95–97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.
Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов. Продолжительность процесса почвообразования для различных материков и широт составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.
Основное свойство почвы – плодородие. Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Этому способствуют 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 1–2. Водной эрозии способствуют уничтожение лесов, вспашка по склону.
Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствуют уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильные ветры, непрерывный выпас 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 гектаров ранее плодородных земель.
Основные загрязнители почвы
В отличие от загрязнения атмосферы и воды, загрязнение почвы носит только техногенный характер. Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации (уничтожению плодородного слоя почвы – гумуса), вторичному засолению, эрозии почвы.
Загрязнителями почвы являются пестициды , применяемые для борьбы с сорняками.
Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами.
Загрязнение почв нефтью в местах ее добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки 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 ее качества. Сильное загрязнение почвы тяжелыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводит к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.
Изменение содержания микроэлементов в почве сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывает 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.
Вывоз промышленных и бытовых отходов на свалки приводит к загрязнению и нерациональному использованию земельных угодий, создает реальные угрозы значительных загрязнений атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, росту транспортных расходов и безвозвратной потере ценных материалов и веществ.
Очистка почвы от вредных веществ невозможна – самоочищение естественным путём происходит в течение нескольких тысяч лет. Невозможно предотвратить и косвенное воздействие почвы на здоровье людей, через мясо животных и растения. Они аккумулируют в себе вредные вещества, которые накапливаются в них в течение долгого времени. Механизмов эффективной защиты от косвенного влияния отравленных почв не найдено, поскольку терми-ческая обработка не выводит соли тяжёлых металлов из мяса, овощей и злаков.
Вредное антропогенное воздействие, а также разгул природных и усиленных человеком стихий почвам наносит огромный, иногда непоправимый вред. Это прежде всего водная и ветровая эрозия, ухудшение почвенной структуры, механическое разрушение и уплотнение почвы, обеднение гумусом и питательные вещества, загрязнения минеральными удобрениями, ядохимикатами, маслами и топливом, переувлажнение и засоление земель (табл. 3.4).
Сейчас в мире пахотные земли и многолетние насаждения занимают около 1440 млн.га (более 11% суши) (World Resources, 1994-95). Естественно бесплодные земли (климатические пустыне, выходы скальных пород и т.п.) занимают 2500 га, а площадь непродуктивных земель антропогенного происхождения достигла 2000 млн.га.
самым Весомым фактором деградации почв является водная и ветровая эрозия, то есть смыв или сдувание плодородных слоев почвы. Эродированные земли составляют более 80% всех антропогенно истощенных почв планеты (Программа действий.., 1993). Основные причины эрозии - чрезмерная эксплуатация сельскохозяйственных земель (сплошное разорение, чрезмерное пастбищное животноводство), сведение лесных массивов и другой естественной растительности. В засушливых и полузасушливых (аридных, семіаридних и субаридних) климатических регионах планеты эрозия почв вызывает процессы антропогенного опустынивания, т.е. потеря экосистемами способности обеспечивать живые организмы водой. Последствия опустынивания испытывают около 12% жителей Земли, наиболее угрожающих масштабов они достигли в странах Африки, Южной Азии и Латинской Америки.
Таблица 3.4. Последствия антропогенных воздействий на почвы
|
Вид воздействия |
Основные изменения в почве |
|
Ежегодное распашка |
Ветровая и водная эрозия, угнетение почвенных организмов |
|
Сенокошение, сбор урожая |
Изъятия биогенных химических элементов, повышение испарения |
|
Выпаса скота |
Уплотнение почвы, уничтожение растительности, задернение, эрозия, обеднение на отдельные химические элементы, биологическое загрязнение, удобрения навозом |
|
Выжигание травы |
Уничтожение почвенных организмов в поверхностных слоях, повышение испарения |
|
Орошение |
Заболачивание и засоление почв (при избыточном орошении) |
|
Осушение |
Снижение влажности, ветровая эрозия |
|
Применение пестицидов |
Гибель почвенных организмов, изменения почвенных процессов, накопление токсичных веществ |
|
Создание промышленных и бытовых свалок |
Уменьшение площади, пригодной для земледелия, отравление почвенных организмов на прилегающих участках |
|
Работа наземного транспорта |
Уплотнения грунта во время движения вне дорог, отравления отработанными газами и топливом |
|
Сточные воды |
Переувлажнения фунтов, отравление грунтовых организмов, химическое загрязнение, изменение состава фунтов |
|
Выбросы в атмосферу |
Химическое загрязнение, изменение кислотности и минерального состава почв |
|
Вырубка лесов |
Ветровая и водная эрозия, усиление испарения |
|
Удобрение органическими отходами и фекалиями |
Биологическое загрязнение и изменения состава почв |
Потеря почвами комковатой структуры в верхнем горизонте происходит вследствие уменьшения содержания органических веществ, механического разрушения разнообразными орудиями обработки, а также под воздействием осадков, ветра, перепадов температур и т.д.
Важной причиной потери плодородия является многократный обработка почвы различными орудиями с помощью мощных и тяжелых колесных тракторов. Часто поле в течение года обрабатывается до 10 - 12 раз, не считая того, что удобрения, посевной материал, зерно и солому, корнеплоды и клубнеплоды завозят на поле и вывозят прицепами. Часто случается так, что автотранспорт, избегая розкислих дорог, едет по полю, посевами, образуя параллельные временные дороги. Такого нет ни в одной стране, где каждое поле имеет своего настоящего хозяина. Высокая частота обработки объясняется еще и тем, что наше сельское хозяйство не имеет конкретных орудий для одновременного проведения нескольких видов возделывания земли и ухода за посевами.
Через частый возделывание земли распыляется поверхность почвы. Один трактор "Беларусь", работая на сухом поле, образует по 13-14 тонн пыли на каждом гектаре, что приводит к ветровой эрозии (дефляции) и износа миллиардов тонн плодородного слоя почвы ежегодно.
Через уплотнение почвы колесами тяжелых тракторов и комбайнов типа "Дон" (15-20 т) резко снижается плодородие. Нормальная объемная масса структурного почвы 1,1 - 1,2 г/куб.см на многих полях изменяется вплоть до 1,6 - 1,7 г/куб.см, что значительно превышает критические величины. В таких почвах почти вдвое уменьшается общая пористость, резко снижается водопроницаема. и водоудерживающая способность, уменьшается сопротивляемость к эрозионных процессов. Колеса трактора "Кировец-700" уплотняют в пути грунт на глубину до 20 см, и урожай на таких полосах два раза ниже, чем на участках между ними. Только за счет этого фактора общий урожай на поле уменьшается на 20%.
Глобальной проблемой на сегодняшний день является уменьшение содержания гумуса в почвах (дегуміфікація), который играет ведущую роль в формировании почвы, его ценных агрономических свойств, обеспечении растений питательными веществами. Одной из основных причин него есть потребительский подход к земле, стремление как можно больше с нее взять и поменьше ей вернуть. А гумус расходуется не только на минерализацию с высвобождением доступных для растений питательных веществ, но и выносится из почвы в процессе эрозии, с корнеплодами и бульбоплодами, на колесах транспортных средств, разрушается под воздействием различных химических веществ.
Все более ощутимыми становятся негативные последствия химизации сельского хозяйства - ухудшение свойств грунта, его состояния через накопление большого количества вредных химических веществ, которые вносились без надлежащих расчетов и учета экологических законов. В таких химических веществ, в первую очередь, относятся минеральные удобрения и пестициды. В результате внесения высоких доз минеральных удобрений почва загрязняется балластными веществами - хлоридами, сульфатами, нитратами.
Чрезмерное применение пестицидов негативно влияет на качество почвы. Стойкие пестициды, играя важную роль в защите растений и животных от болезней и вредителей, вместе с тем дают резкий негативный эффект в отношении количества и активности почвенной фауны и микроорганизмов. Остатки пестицидов или продукты их превращения попадают в виде примесей в природные воды, включаются в трофические цепи, попадают в продукты питания и часто оказываются очень вредными для человека. Там, где интенсивно применяются сельскохозяйственные ядохимикаты, у местного населения повреждаются структуры наследственности, разлаживается деятельность центральной нервной системы и жизненно важных органов, у женщин учащаются осложнения беременности, случаи рождения неполноценных или мертвых детей, возникает аллергия. Американские исследователи выявили, что 30% инсектицидов, 60% гербицидов, 90% фунгицидов, применяемых в США, являются канцерогенными.
В связи с этим усиленно изучается судьба биоцидов в почвах и возможности их обезвреживания химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять исключительно препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи, но проблемы в целом остаются не решенными.
Почвы также загрязняется отработанными газами тракторов, комбайнов, автомобилей, маслами и топливом, выливающиеся из них во время работы на полях. В почву попадают и техногенные загрязнения от промышленных предприятий - сульфаты, окислы азота, тяжелые металлы и другие соединения.
Исключительно острой проблемой является изъятие пахотных земель под застройку промышленных объектов, прокладка дорог, а также складирования промышленных и бытовых отходов.
отрицательную сторону могут иметь и такие важные для сельского хозяйства работы, как мелиоративные. За действием на фунт и растения мелиорация подразделяется на несколько видов. Агротехническая мелиорация предусматривает значительное улучшение агрономических свойств почвы путем оптимального возделывания с применением специальных приемов - прерывистого боронование, щілинування, лункування и приемов для задержания снега и влаги. Лесотехническая мелиорация осуществляется с целью улучшения водного режима и микроклимата, защиты почв от эрозии путем облесения склонов, балок и оврагов, водоразделов и подвижных песков, насаждения лесов общего агрономического назначения. Химическая мелиорация улучшает агрохимические и агрофизические свойства почвы путем использования извести, гипса, дефеката, торфа, сапропелей, торфа, навоза и других материалов, которые обогащают почву органикой. Гидротехническая мелиорация направлена на улучшение водного режима путем обводнения и осушения.
Орошаемые земли дают около 30% продукции растениеводства, но создание водоемов и орошения больших площадей приводят к поднятию уровня грунтовых вод и изменения химического состава почвы. Возникает засоление и заболачивание почв, повышается сейсмичность территории. Вследствие осушения пересыхают болота, мелеют реки, что в свою очередь приводит к разрушению мест обитания животных и растений.
Поэтому все виды мелиорации нужно применять только на основе экологически обоснованных потребностей, чтобы не ухудшить состояние земель.
Введение
Почва занимает особое положение в природных ландшафтах и в экосистемах. Она является важнейшим блоком экосистем, выступает как фактор плодородия для растений и как самая насыщенная организмами средства жизни.
Исследуя верхний, плодородный слой почвы, можно обнаружить сложное сочетание следующих компонентов: минеральные частицы; детрит, т.е. мертвое органическое вещество растений и животных, включая отходы их жизнедеятельности на разных стадиях разложения; множество живых организмов от редуцентов (грибов и бактерий) до более крупных детритофагов (дождевых червей, моллюсков, насекомых), формирующих сложную пищевую сеть, основанную на детрите.
Исключительно важна роль почвы как санитарного барьера. Последнее свойство также связано с высокой насыщенностью жизнью, через посредство которой вещества поступают в цепи питания, а затем включаются в круговорот. Почва отличается высокими буферными функциями, способностью противостоять нагрузкам, гасить их.
Почва - один из важнейших компонентов окружающей природной среды. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе - почвенном плодородии.
В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от такого субъективного фактора, как человек, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий и т. д., а значит, остается непостоянным.
К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно антропогенного характера.
Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:
·эрозия (ветровая и водная);
·загрязнение;
·вторичное засоление и заболачивание;
·опустынивание;
·отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.
·истощение земель
Эрозия почв (земель)
Эрозия почв (от лат. Eros - разъедание) - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.
К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.
Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши. В США эродировано, т. е. подвержено эрозии, 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушливых районах мира еще больше - 60% от общей площади, из них 20% сильно эродированы.
Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.
Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.
Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Первая проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра. Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжительных ветрах. Скорость ветра достигает 20-30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни). Пыльные бури безвозвратно уносят самый плодородный верхний слой почв; они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га пашни, негативно влияют на все компоненты окружающей природной среды, загрязняют атмосферный воздух, водоемы, отрицательно влияют на здоровье человека.
В настоящее время крупнейший источник пыли - Арал. На космических снимках видны шлейфы пыли, которые тянутся в стороны от Арала на многие сотни километров. Общая масса переносимой ветром пыли в районе Арала достигает 90 млн. т. в год. Другой крупный пылевой очаг в России - Черные земли Калмыкии.
Поскольку основной причиной эрозионных явлений служит подверженность почв разрушению в результате уничтожения природной растительности либо нарушения процессов почвообразования, то и меры борьбы с эрозией, вызываемой воздушным и водным агентами, в ряде случаев совпадают.
В ряде случаев приходится бороться с последствиями эрозии почв. Так, чтобы остановить процессы оврагообразования, используются как агротехнические (лесопосадки, посевы трав), так и инженерные мероприятия (строительство лотков для стока воды, сположивание склонов, занятие их многолетними травами и др.). Для прекращения ветровой эрозии (дефляционных процессов) - нанесение на поверхность почв связующих химических веществ (различного рода полимеров) при одновременном посеве многолетних трав, посадке кустарников и деревьев.
Загрязнение почв
Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений - токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных - лишь в течение двух-трех суток.
Основные загрязнители почвы:
·пестициды (ядохимикаты);
·минеральные удобрения;
·отходы и отбросы производства;
·газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;
·нефть и нефтепродукты.
В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Только в России используется более 100 индивидуальных пестицидов при общем годовом объеме их производства - 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами районами являются Краснодарский край и Ростовская область (в среднем около 20 кг на 1 га). В России на одного жителя в год приходится около 1 кг пестицидов, во многих других развитых промышленных странах мира эта величина существенно выше. Мировое производство пестицидов постоянно растет.
К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн. т. особо токсичных. Огромные площади земель заняты свалками, золоотвалами и др., которые интенсивно загрязняют почвы, а их способность к самоочищению, как известно, ограничена.
Огромный вред для нормального функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий. Почва обладает способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например тяжелые металлы.
Вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из-за газодымовых выбросов может повышаться до концентрации, в сотни раз превышающих допустимые.
Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог.
Результаты анализа образцов почвы, отобранных на расстоянии нескольких метров от дороги, показывают 30-кратное превышение концентрации свинца по сравнению с его содержанием (20 мкг/г) в почве незагрязненных районов.
По данным агрохимической службы России (2007), почти 0,4 млн га в нашей стране оказались загрязненными медью, свинцом, кадмием и др. Еще больше земель были загрязнены радионуклидами и радиоактивными изотопами в результате Чернобыльской катастрофы.
Вторичное засоление и заболачивание почв
В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.
Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания подвержено около 30% орошаемых земель. Площадь засоленных почв в России составляет 36 млн. га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.
Основная мера предотвращения вторичного засоления - умеренные поливы, исключающие просачивание влаги в глубинные горизонты и подъем уровней грунтовых вод.
Должны быть исключены примитивные методы поливов (например, напуском воды), неконтролируемое дождевание и др. Их необходимо заменять более прогрессивными (локальное увлажнение посредством капельниц, подземное орошение через пористые трубы и др.).
Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. Заболачивание почв сопровождается деградационными процессами в биоценозах, появлением признаков оглеения и накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.
Наиболее рациональный и перспективный способ борьбы с постоянным заболачиванием - мелиорация почв закрытым дренажем; временное заболачивание предотвращают глубокой вспашкой, устройством временных канав, борозд.
Опустынивание
Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опустынивание. Опустынивание - это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню.
Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га практически на всех континентах. Причины и основные факторы опустынивания различны. Как правило, к опустыниванию приводит сочетание нескольких факторов, совместное действие которых резко ухудшает экологическую ситуацию.
На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, заселяются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, а следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться. Процесс этот получил столь широкое распространение, что явился предметом международной программы “Опустынивание”.
Опустынивание является одновременно социально-экономическим и природным процессом, оно угрожает примерно 3,2 млрд. га земель, на которых проживают более 700 млн. человек.
Причина катастрофического опустынивания обусловлена сочетанием двух факторов:
·усилением воздействия человека на природные экосистемы с целью обеспечения продовольствием быстро растущего населения;
·изменившимися метеорологическими условиями (длительными засухами).
Интенсивный выпас скота приводит к чрезмерной нагрузке на пастбища и уничтожению и без того разреженной растительности с низкой естественной продуктивностью. Опустыниванию способствует также массовое выжигание прошлогодней сухой травы, особенно после периода дождей, интенсивная распашка, снижение уровня грунтовых вод и др. Выбитая растительность и сильно разрыхленные почвы создают условия для интенсивного выдувания (дефляции) поверхностного слоя земли. Изменение природных комплексов и их деградация особенно заметны в период засух.
Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить “опустынивание”.
Способы борьбы с опустыниванием:
Оптимизация использования природных ресурсов, оптимизация структуры сельскохозяйственных угодий, специализация хозяйств, совершенствование структуры посевных площадей, нормированное использование пастбищ;
Мелиорация природных условий, проведение комплексных мероприятий, включая защитное лесоразведение, борьбу с эрозией почв, улучшение солонцовых почв, рекультивацию техногенно нарушенных земель;
Расширение запасов водных ресурсов, включая регулирование поверхностного стока, поиск и добычу пресных подземных вод, защиту поверхностных и подземных вод от загрязнения;
Адаптивно-ландшафтное землепользование, разработка и освоение ландшафтных систем земледелия, обеспечивающих высокую и устойчивую продуктивность, адаптация систем землепользования применительно к многоукладности хозяйствования;
Фитомелиорация пастбищ, в особенности - современных очагов опустынивания, использование растений-закрепителей песка с последующим их включением в пастбищеобороты;
Истощение земель
Истощение земель – еще один масштабный фактор, приносящий большой вред земельным ресурсам.
Причины истощения земель различны. Это и отчуждение питательных веществ с урожаем при последующем их неполном возврате, и потери гумуса, и ухудшение водного режима и других (физико-химических) свойств почв. В конечном счете, результатом истощения почв является потеря ими плодородия и опустынивание.
Наиболее экологичным методом возврата питательных веществ в почву, изымаемых с урожаем, является внесение органических удобрений (навоза, компостов и т.п.), травосеяние, особенно с последующей запашкой трав, предоставление отдыха почвам через парование и другие методы.
Отчуждение земель
Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов., линий связи), при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т. д. По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель. Конечно, эти потери в связи с развитием цивилизации неизбежны, однако они должны быть сокращены до минимума.
Заключение
Жизненная необходимость поставила человеческое общество перед задачей восстановления ресурсов почв. С середины прошлого века началось промышленное производство минеральных удобрений, внесение которых компенсировало элементы питания растений, отчуждаемых с урожаем.
Рост населения и ограниченность площадей, пригодных для земледелия выдвинули на передний план проблему мелиорации (улучшения) почв. Мелиорация направлена, в первую очередь, на оптимизацию водного режима. Территории излишнего увлажнения и заболачивания осушаются, в аридных районах – искусственное орошение. Кроме того, ведется борьба с засолением почв, кислые почвы известкуют, солонцы гипсуют, восстанавливают и рекультивируют площади горных выработок, карьеров, отвалов. Мелиорация распространяется и на высококачественные почвы, еще выше поднимая их плодородие.
В результате деятельности человека возникли совершенно новые типы почв. Например, в результате тысячелетнего орошения в Египте, Индии, государствах Центральной Азии созданы мощные искусственные наносные почвы с высоким запасом гумуса, азота, фосфора, калия и микроэлементов. На обширной территории лессового плато Китая трудом многих поколений созданы особые антропогенные почвы – хейлуту. В некоторых странах более сотни лет проводилось известкование кислых почв, которые постепенно были преобразованы в нейтральные. В особый тип культурных почв превратились почвы виноградников южного берега Крыма, используемые более двух тысяч лет. Отвоеваны моря и превращены в плодородные земли измененные побережья Голландии.
Широкий размах получили работы по предупреждению процессов, разрушающих почвенный покров: создаются лесозащитные насаждения, сооружаются искусственные водоемы и ирригационные системы.
Список использованной литературы:
1. Николайкин Н.И. Экология: Учебник для вузов / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелихова – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004.-624 с.
2. Коробкин В.И. Экология. Учебник для вузов / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Изд. 10-е. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 576 с.
Я уже несколько лет влияю на качество почвы на своем приусадебном участке. Я стараюсь повысить урожайность, внося в землю перегной, сено, скошенную траву и некоторые натуральные удобрения. Результат не заставляет себя ждать: 4 месяца в году наша семья ежедневно питается свежими помидорами, огурцами и зеленью, а также мы собираем с деревьев вишню и абрикосы. Рассмотрим влияние человека на почву в более крупном масштабе.
Примеры положительного влияния человека на образование почвы
Плодородная почва нужна человечеству для полноценного снабжения его продуктами питания . Поэтому люди предпринимают усилия, чтобы сохранить этот ценный ресурс. Перечислим виды деятельности, положительно влияющие на почву:
- сельское хозяйство . При его разумном ведении агрономы ежегодно чередуют культуры на одном и том же поле, вносят удобрения, проводят грамотное вспахивание. Все это ведет к образованию качественной почвы;
- природоохранная деятельность
. Экологи рекомендуют проводить
искусственную посадку лесополос, чтобы спасти почву рядом расположенных полей от эрозии.
Сейчас уделяется большое внимание состоянию почвы, потому что, в связи с ростом населения, остро встал вопрос нехватки всех природных ресурсов.
Примеры отрицательного влияния человека на образование почвы
К сожалению, здесь можно перечислить больше пунктов, ведь многие виды современной деятельность нарушают баланс многих процессов, в том числе и формирования грунта:
- вырубка лесов способствует выветриванию почвы и образованию пустыни. Особенно это ярко проявляется в Южной Америке, где местные жители уже уничтожили большие площади леса с целью распахивания новых земель;
- промышленность
является источником загрязняющих почву отходов, которые
не только снижают ее плодородие, но и могут попасть в урожай; - стройка
. При возведении любого объекта площадь плодородной земли
уменьшается. Большие города являются важным атрибутом современности, но они заковывают в асфальт и бетон огромные площади; - автомобили - отходы бензина также делают почву ядовитой.
