Экологические проблемы почв

К регионам со значительным загрязнением почвы следует отнести  Московскую и Курганскую области, к  регионам со средним загрязнением —  Центрально-Чернозёмный 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 0,4-80 ПДК. Среднее содержание марганца вокруг предприятий чёрной металлургии колеблется в пределах 0,05-6 ПДК.

За 1983-1991 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 4-10 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 (импорта-экспорта продовольствия), а также от привычной структуры питания населения.

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.

4. 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 рН-метра, 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 7,5-8 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.

5. 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, ноу-хау авторов, но эффект огромный. Внесение путидойла на загрязненные места (территории) с неф­тью и нефтепродуктами позволяет через 1-3 суток полностью разрушить загрязнения до конечных продуктов (воды и углекислоты) и восстановить естественные свойства почв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1.     Арустамов Э.А. Природопользование. Учебник. Издательский дом "Дашков и Ко". М. – 2000.

2.     Валова В.Д.  Основы экологии. Учебник.  Издательский дом "Дашков и Ко". М.– 2001.