Негативные процессы на землю

Обострение глобальной экологической ситуации: потепление климата, разрушение озонового слоя атмосферы, опустынивание - является результатом ухудшения экологической обстановки в конкретных странах и регионах мира, где наиболее сильно загрязнение окружающей среды.

Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.

Загрязнение земель - это попадание и накопление на поверхности земли различных физических, химических, механических и биологических веществ, обладающих различной степенью вредности и вызывающих существенные негативные изменения земельных ресурсов, вплоть до деградации.

Загрязнитель - любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (вирус, микроорганизм), поступающий в окружающую среду или возникающий в ней в количестве, вызывающем загрязнение среды.

Источниками загрязнения являются промышленность, сельское хозяйство, транспорт, теплоэнергетика, хозяйственно-бытовые.

Различают загрязнители стойкие (не разлагающиеся, или медленно разлагающиеся, такие как стекло, фенольные соединения и др.) и нестойкие (быстро разлагающиеся, такие как нитраты, бытовые сточные воды, органические вещества и другие, разрушающиеся под воздействием биологических процессов). Различают также точечные и рассредоточенные источники загрязнения, а также источники загрязнения непрерывного и периодического действия.

По степени негативного воздействия на почву, растения, животных и человека загрязняющие вещества классифицируются на высоко-опасные (мышьяк, ртуть, фтор и др.), умеренно-опасные (кобальт, молибден, хром и др.) и малоопасные (барий, марганец, стронций и др.).

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Для каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздухоксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

Загрязнение почв тяжелыми металлами в настоящее время считается одним из наиболее токсикологически опасных проявлений.

Токсичность - это способность некоторых химических и биологических соединений оказывать вредное действие на организм человека, животных и растений. К тяжелым металлам относятся цветные металлы с плотностью, большей, чем у железа (7874/м3). Это свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, мышьяк, стронций, ртуть и др. Различают природные источники поступления тяжелых металлов в почву (выветривание горных пород и минералов, эрозионные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, влияние транспорта, внесение удобрений и др.)

При воздействии тяжелых металлов на почву наблюдается снижение биологической активности почв, полностью вымирают почвенные микроорганизмы. Вследствие чего гибнет растительность, загрязняется и обнажается почвенный покров. Почти все тяжелые металлы токсичны.

Для контроля за загрязнением почв тяжелыми металлами вокруг промышленных предприятий отбирают пробы один раз в год летом. Определяют содержание свинца, кобальта, кадмия, меди, а также их производных. Особая опасность загрязнения почв тяжелыми металлами состоит в том, что самоочищение почв от них практически невозможно, так как тяжелые металлы относятся к стойким загрязнителям.

Мониторинг содержание тяжелых металлов осуществляют в следующем порядке:

1. Проведение инвентаризации уровней загрязнения почв и выявление мест, подверженных наибольшему загрязнению;

2. Разработка принципов и методов нормирования тяжелых металлов в почвах;

3. Определение предельно допустимых концентраций примесных элементов в удобрениях, поливных водах и т.д.;

4. Создание методов контроля загрязнения земель и ландшафтов тяжелыми металлами, в частности метода биоиндикации. Так как мхи и лишайники, в отличие от высших растений не имеют корневой системы и, следовательно, зависят от поверхностной абсорбции питательных веществ они широко используются в качестве биомониторов.

Загрязнения почв пестицидами - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га вносится 300 кг химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве, медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы.

В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

Радиоактивное загрязнение - это одно из опаснейших в биосфере. Меры борьбы с радиоактивным загрязнением - его предотвращение.

Под влиянием облучения наблюдается задержка роста и клеточного деления организмов.

Поскольку основная опасность загрязнения почв радионуклидами связана с возможностью их попадания в питьевую воду и на сельскохозяйственную продукцию, существенное внимание уделяется исследованию путей их миграции из почвы в культурные растения, причем установлены весьма сильные различия на разных почвах и для разных культур.

Различают естественный радиоактивный фон - космическое излучение, которое сопутствует экологическим системам на протяжении всего этапа эволюции. Естественная радиоактивность снижается от тундры до пустыни и максимальная радиоактивность наблюдается в лесных и заболоченных ландшафтах.

Почва как продукт выветривания литосферы и ее взаимодействия с атмосферой имеет определенную фоновую радиоактивность. Само же радиоактивное загрязнение является результатом техногенеза. Основными его источниками являются производство и испытание ядерного оружия, ядерная энергетика, сжигание угля, применение изотопов в научных и промышленных целях, места захоронения радиоактивных отходов, аварийные ситуации на атомных объектах.

Основные задачи мониторинга радиоактивного загрязнения земель следующие:

1. Определение реальной радиационной нагрузки за счет радиационного фона (космического излучения, естественной радиоактивности, радиоактивного загрязнения) с учетом ландшафтно-зональных особенностей;

2. Выявление биопотенциала и радиоэкологической емкости экологических систем;

3. Разработка и создание целевой геоинформационной системы (ГИС);

4. Составление банка данных для экологической экспертизы земель и разработки природоохранных технологий.

Многообразная производственная деятельность людей во многих случаях связана с техногенным нарушением земель. Так, при строительстве 100 км дороги нарушается 200 га земли, 100 км трубопровода - 400 га.

Разные формы техногенных нарушений земель подразделяются на несколько категорий:

1. Образование терриконов (насыпь, чаще всего конусообразная из пустой породы на земной поверхности при шахте (руднике) в результате подземной добычи угля;

2. Глубокие карьеры без отвалов, образующиеся при добыче строительных материалов и торфа;

3. Нарушения почвенного покрова при добыче нефти;

4. Нарушение земель при строительстве дорог и т.д.

Глубокие карьеры с отвалами расположены в местах открытой разработки руд и если при добыче руды воронка имеет диаметр 1-2 км, то площадь под отвалами может составлять 24 тыс. га.

Широко ведущиеся горные разработки (создание карьеров, разрезов, подъездных путей к ним) на значительных площадях нарушают поверхность литосферы.

Мониторинг таких земель принципиально отличается от традиционных систем наблюдений за отдельными природными процессами и явлениями своей многоаспектностью по целям, объектам, методам и методикам наблюдений. В данном случае объектами наблюдения, оценки и прогноза являются природно-техногенные комплексы и их компоненты, а именно: горные породы, их смеси и снимаемые почвы; карьерные выемки, отвалы и территории, подверженные деформации; земли нефте-газопромыслов; подземные воды, откачиваемые в процессе осушения месторождений и др.

Острейшей экологической проблемой в России является деградация земель.

Деградация земель - это снижение или потери биологической и экономической продуктивности и сложной структуры богарных пахотных земель, орошаемых пахотных земель или пастбищ, лесов и лесистых участков в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах в результате землепользования или действия одного или нескольких процессов, в том числе связанных с деятельностью человека и структурами расселения, таких, как ветровая или водная эрозия почв; ухудшение физических, химических и биологических или экономических свойств почв; долгосрочная потеря естественного растительного покрова.

Ярким примером этого служит некогда славившиеся богатством кормового разнотравья Черные земли Прикаспия, раскинувшиеся на миллионы гектаров. Сейчас значительная их часть стала полупустыней, русло канала Волга-Чаграй, строительство которого было прекращено несколько лет назад, являет картину удручающего экологического бедствия. В связи со строительством водохранилищ на реках площадь затопленных земель превысила 30 млн. га. Все больше становятся площади подтопленных земель. В результате подъема вод Каспийского моря затоплено и подтоплено 560 тыс. га сельскохозяйственных угодий.

Все более опасный характер приобретает захламление и загрязнение земель несанкционированными свалками промышленных, бытовых, сельскохозяйственных и других отходов производств и потребления.

Вокруг многих промышленных предприятий земли загрязнены токсичными веществами. В России выявлено 730 тыс. га земель с чрезвычайно опасным уровнем загрязнения почв.

Главная проблема земельного фонда - деградация сельскохозяйственных земель. Это не только истощения почвенного плодородия, эрозия почв, но и отчуждение земель для нужд жилищного, промышленного и транспортного строительства.

Необдуманное антропогенное воздействие на отдельные природные компоненты неотвратимо сказывается на состояние почвенного покрова. Общеизвестными примерами непредвиденных последствий хозяйственной деятельности человека служат разрушение почв в результате изменения водного режима после вырубки лесов, заболачивание плодородных пойменных земель из-за подъема уровня грунтовых вод после строительства крупных гидроэлектростанций и др. Активное увеличение техногенной деятельности человека приводит к поступлению в природную среду больших количеств тяжелых металлов. Бесконтрольные выбросы индустриальных и бытовых отходов достигло опасного уровня.

С точки зрения загрязнения окружающей среды, способность накапливаться в пищевых продуктах и токсичности наибольшее значение имеют: ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, ванадий, цинк, медь, кобальт, молибден и никель.