Загрязнение почвы: причины, источники, последствия

Человек всегда рассматривал окружающую среду в качестве источника ресурсов. Самым ценным из них, безусловно, является плодородная почва. Без нее нашей цивилизации вообще не было – человек так и остался бы немногочисленным видом охотников и собирателей. Стремясь к большему изобилию, мы постоянно наращиваем производство сельскохозяйственной продукции, истощая почвы. Кроме того, крайне негативно на их состояние действуют и другие антропогенные факторы: промышленные выбросы, мусорные полигоны, добыча полезных ископаемых, транспорт. Именно поэтому проблема загрязнения почвы и ее эрозии – один из самых серьезных вызовов, стоящих сегодня перед человечеством.

Почва – это не просто верхний слой земли. Она представляет собой сложную субстанцию, возникшую за миллионы лет под воздействием естественных физических процессов и влиянием биосферы. Сегодня общая площадь земельных ресурсов составляет 129 млн кв. км, из них в сельскохозяйственном обороте находится примерно 15 млн кв. км. Всего же к пахотной обработке пригодны 25-32 млн кв. км. Пока еще почвенные ресурсы позволяют обеспечивать продуктами питания население планеты, но дальнейшее ухудшение качества почв несет большую угрозу продовольственной безопасности и может привести к катастрофе. Кроме того, загрязнение почв и грунтов представляет серьезную угрозу здоровью человека.

Что такое почва

Почва – это поверхностный слой литосферы, образованный за счет климатических факторов, влияния живых организмов, а также воздействия деятельности человека, которая с каждым годом становится все более заметна. Важнейшей ее особенностью является плодородие – способность удовлетворять потребности растений в микроэлементах, воде и воздухе. Почвенный слой можно назвать связующим звеном между биосферой и другими оболочками планеты: гидросферой, литосферой и атмосферой.

Почвенный слой состоит из жидкой, твердой, газообразной и биологической части. Их соотношение отличается в разных почвах. Твердая часть состоит из частичек и обломков горных пород, именно она во многом определяет состав и количество химических элементов в почве. Кроме микроэлементов, в твердую фракцию входят и другие вещества. Это остатки живых организмов, продукты их жизнедеятельности, а также гумусовые соединения, которые образуются в результате сложных природных процессов.

Жидкая часть почвы состоит из воды и различных химических веществ, растворенных в ней. Высокое содержание минеральных веществ приводит к засолению почвы и ее деградации. Газообразная часть или почвенный воздух состоит из множества газов, его состав может сильно отличаться от атмосферы. Биологическая часть почвы состоит из растений и животных и микроорганизмов, которые обитают в ней.

В состав почвы входит несколько слоев. Верхний, пахотный, содержит наибольшее количество гумуса. Под ним расположена подпочва, состоящая из остатков горной породы. Ниже ее находится коренная подстилающая порода.

Структура различных почв отличается, они содержат комочки разной величины и формы. По этому признаку выделяют песчаные, глинистые, суглинистые, супесчаные почвы. Наиболее плодородными считаются черноземы. Такие почвы содержат значительное количество гумуса, что позволяет получать высокие урожаи.

Основные загрязнители грунтов

Причиной загрязнения почв обычно называют хозяйственную деятельность человека, но это не совсем правильно – данный процесс может быть и естественным. Например, извержения вулканов приводят к загрязнению вредными веществами и токсичными элементами огромных территорий. Но это, скорее, исключение из правила – главной причиной деградации почвенного покрова является антропогенный фактор. Согласно существующей классификации, загрязнители грунтов делятся на четыре группы:

• органические;
• неорганические;
• радиоактивные;
• биологические.

К органическим загрязнителям относится нефть и все продукты ее переработки, ядохимикаты, гербициды, фунгициды, фенолы, красители, хлорорганические соединения. В неорганическую группу входят тяжелые металлы (свинец, ртуть), неорганические кислоты и щелочи, минеральные соли (асбест, удобрения). К радиоактивным загрязнителям относятся радионуклиды, серьезные опасения, например, вызывает загрязнения почвы цезием-137. Биологические – это различные виды патогенных грибов, микроорганизмов, водорослей и др.

Можно добавить, что загрязнители – не обязательно опасные вещества или яды. Вред способен нанести любой химический агент, концентрация которого превышает естественные нормы. Например, применение минеральных удобрений и пестицидов предназначено для повышения плодородия почвы, но при их чрезмерном использовании происходит отравление и деградация грунтов. Кроме того, химическое загрязнение почв крайне плохо влияет на здоровье человека.

Для каждого потенциального загрязнителя существует предельно допустимая концентрация (ПДК). Считается, что при таком содержании вещество не оказывает вредного воздействия на здоровье животных и человека, не приводит к врожденным заболеваниям. ПДК – это важнейший показатель загрязнения, он утвержден законодательно и является санитарной нормой. Исходя из ПДК, определяются категории загрязнения почвы для определенной территории, а также составляются карты загрязнения почвы и специальные таблицы.

В зависимости от степени влияния на окружающую среду и здоровье человека выделяют пять классов отходов. К первому – наиболее опасному – относят ртуть и ее соединения, цианистый калий, бензапирен, диоксин. Четвертый и пятый класс объединяет малоопасные и неопасные отходы, например, фосфаты или отходы обогащения полезных ископаемых.

Оценка степени загрязнения почв – весьма непростой процесс. Воздействие различных веществ зависит не только от их природы, но и от особенностей почвенного слоя. Кроме того, существующая номенклатура химических соединений настолько обширна, что многие из них требуют дополнительных исследований.

Основные источники загрязнения

Существует несколько путей попадания опасных или нежелательных веществ в почву:

• поступление вместе с атмосферными осадками;
• использование удобрений и средств защиты растений в сельском хозяйстве;
• сбросы жидких и твердых отходов промышленностью и коммунальными предприятиями.

Главными виновниками антропогенного загрязнения литосферы являются:

• промышленные предприятия;
• сельское хозяйство;
• транспорт;
• горно-добывающая промышленность;
• коммунальные предприятия;
• атомная промышленность.

Любой завод или фабрика производит массу различных отходов. Наиболее опасны выбросы металлургических заводов и химических предприятий, которые загрязняют почвы тяжелыми металлами, цианидами, диоксинами, хлорсодержащими веществами и другими не менее ядовитыми соединениями. Они не только убивают почвы, но и несут серьезную опасность для здоровья и жизни человека.

Отдельное место занимает загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами. Оно происходит и в местах добычи нефти, и на путях ее транспортировки. Учитывая объемы потребления «черного золота», нефтяное загрязнение почвы является одним из самых распространенных. Особенно большой ущерб наносят аварии на промыслах и трубопроводах. Бензин и дизельное топливо – источники вредных выбросов в атмосферу, в состав которых входят соединения азота, свинца, углерода. Все это вместе с осадками возвращается обратно на землю и приводит к загрязнению почв городов. Таким же вредным для окружающей среды является и производство пластмасс.

Сельское хозяйство только на первый взгляд кажется чистой и безопасной для окружающей среды отраслью. Несмотря на отсутствие огромных доменных печей и дымящихся труб, оно является одним из основных источников загрязнения почвы. Главная опасность – чрезмерное использование минеральных удобрений и средств защиты растений. Загрязнение почв пестицидами имеет долговременные последствия. Они накапливаются в грунтах, вызывая гибель множества полезных организмов и ухудшая состояние почвенного покрова. Избыточное применение органических удобрений (навоза, перегноя, помета) может привести к биологическому загрязнению почв. Неконтролируемое распахивание и вырубка лесных массивов вызывает деградацию и опустынивание земель. Сельскохозяйственное загрязнение ежегодно превращает около 6 млн га в пустыни.

Еще большую опасность для земельных ресурсов представляют предприятия коммунальной сферы. Причем по степени вредоносности они превосходят сельское хозяйство, транспорт и даже тяжелую промышленность. Наши города производят миллионы тонн твердых бытовых отходов (ТБО), которые затем превращаются в огромные свалки. Мусорные полигоны отравляют воздух, почву и грунтовые воды – путей решения данной проблемы пока не существует. Сжигание отходов только ухудшает ситуацию. Не слишком эффективна и переработка мусора. Загрязнение почвы бытовыми отходами – одна из самых серьезных проблем, стоящих перед человечеством.

Не лучше обстоят дела с очисткой сточных вод. Вместе с ними в почву попадают болезнетворные бактерии, гельминты, другие патогенные организмы, которые затем через пищу могут оказаться в организме человека. Причем возбудители заболеваний многие годы способны сохранять жизнеспособность в грунте.

АЭС и другие объекты атомной энергетики являются потенциальными источниками радиоактивного загрязнения почвы. Наибольший урон причиняют аварии реакторов или чрезвычайные происшествия в местах хранения ядерных отходов. Почвы, загрязненные искусственными радионуклидами, на тысячи лет выводятся из сельхозоборота.

Огромный вред почвенному покрову наносит горно-добывающая промышленность. Она является одним из основных источников загрязнения почв. Кроме того, добыча полезных ископаемых требует отчуждения громадных территорий под отвалы, карьеры, разрезы. Почвенный слой при этом, как правило, полностью уничтожается.

Чем грозит загрязнение грунтов

Почвенный покров – практически невозобновляемый ресурс, он образуется со скоростью один-два сантиметра в столетие. Наиболее тяжелое последствие загрязнения почвы – снижение урожайности сельхозкультур, что несет значительные экономические издержки. Под действием химических веществ или эрозии состав почвы изменяется так радикально, что становится непригодным для выращивания растений.

И это очень серьезная угроза, учитывая, что и сегодня миллионы людей на планете недоедают. Уже в ближайшие десятилетия загрязнение и истощение почв может привести к дефициту продуктов питания и поставит человечество на грань голода.

Еще одной опасностью загрязнения почв является разрушение биоценозов. Почвенный слой – неотъемлемая часть любой экологической системы. Без него не могут существовать растения, что делает невозможным образование естественных пищевых цепочек. Загрязнение почвы всегда приводит к вымиранию видов и уменьшению биоразнообразия. Почвы смягчают климатические изменения, повышают устойчивость к засухам и наводнениям, способствуют возобновлению водных ресурсов.

Опасные вещества, оказавшись в почве, накапливаются в растениях и, в конце концов, попадают в организм человека, вызывая болезни и уменьшая продолжительность жизни. Состояние почв влияет на качество питьевой воды, потому что верхний слой грунта является своеобразным буфером и фильтром. Однако промышленное загрязнение почв снижает их способность удерживать опасные вещества.

Уже сегодня примерно треть земель, пригодных для ведения сельского хозяйства, сильно или умеренно деградированы. Считается, что к 2050 году на планете будет проживать более 9 миллиардов человек. И если мы не предотвратим дальнейшее истощение почвенного покрова, то их банально не будет чем кормить.

Есть ли свет в конце тоннеля

На протяжении столетий человек бездумно использовал земли, не обращая особого внимания на степень ее деградации. Сегодня мы вынуждены задуматься о борьбе с загрязнением почвы, о ее охране и исправлении последствий технического прогресса.

Проблема уничтожения почвенных ресурсов является сложной и комплексной, поэтому, к сожалению, не имеет простых решений. Ее условно можно разделить на две составляющие: защита почвы от новых загрязнений и восстановление грунтов, особенно пострадавших от хозяйственной деятельности человека.

Первоочередной задачей является контроль загрязнений почв. В России этим занимается Росприроднадзор. Оценка уровня загрязнения почвы проводится путем регулярного забора проб и проведения их лабораторного исследования. В нашей стране порча земли считается уголовным преступлением – 254 статья УК РФ.

Для уменьшения сельскохозяйственной деградации грунтов необходимо:

• чередовать высаживаемые культуры;
• уменьшить количества удобрений и пестицидов;
• проводить эффективную мелиорацию;
• насаживать защитные лесополосы.

Можно добавить, что постоянно ведутся работы над созданием менее токсичных удобрений и пестицидов. Еще одним направлением работы ученых является выведение более устойчивых и продуктивных сортов растений.

Против химического и биологического загрязнения эффективны фильтры, отстойники и очистные сооружения, но они не способны полностью устранить проблему. Куда лучшим способом является внедрение новых («зеленых») технологий, кардинально уменьшающих количество отходов. Например, отказ от ископаемого топлива сделает невозможным загрязнение грунтов нефтью и ненужными – огромные угольные карьеры.

Огромной проблемой являются бытовые отходы и сточные воды городов – что делать с ней пока непонятно. Мусорные полигоны производят столько токсичных отходов, что земля на их месте приходит в абсолютную негодность. При их рекультивации грунт просто собирают и захоранивают. Единственный способ борьбы со свалками – уменьшение количества мусора путем его переработки. В развитых странах подобная стратегия уже давно считается нормой: все, что можно использовать вторично, отправляется на переработку. Все громче раздаются голоса о полном запрете пластика, составляющего значительную часть бытового мусора. Куда менее экологичным способом утилизации ТБО считается сжигание.

Способы очистки зависят от характера загрязнения почвы. Земля способна самостоятельно восстановиться, но это требует очень много времени. Существуют методы рекультивации земель, способные вернуть плодородие за сравнительно короткий срок. Например, участок несколько раз подряд засеивается быстрорастущими культурами со значительной зеленой массой. Такие растения неплохо удаляют из почвенного слоя тяжелые металлы и токсичные химические соединения. Эффективна глубокая вспашка, при которой загрязненный слой опускается на глубину около 50 см.

Практически невозможно очистить землю от больших концентраций тяжелых металлов и радионуклидов. В этом случае обычно проводится полная рекультивация участка с удалением верхней части грунта и его захоронением.

Сначала на пострадавшей территории проводят корректировку ландшафта: заравнивают ямы, рвы, траншеи, убирают терриконы, создают гидротехнические сооружения. Затем верхний слой грунта снимается и на подготовленную площадку наносится плодородная почва. Последний этап можно называть «биологическим»: на участке высаживаются растения, улучшающие свойства почвы. Чаще всего для этой цели используются Бобовые, например, клевер.

Сама постановка вопроса о негативном воздействии человека на окружающую среду, в том числе и на почву, кажется не слишком корректной. Учитывая современное количество населения, мы просто не можем не влиять на почвенный покров. Это нужно принять, как данность и думать над минимизацией ущерба. В первую очередь следует работать над созданием новых технологий, способных уменьшить загрязнение: более совершенных способах очистки сточных вод или переработки мусора. Создание продуктивных сортов растений позволит уменьшить площадь сельскохозяйственных угодий, сохранив луга и леса в их первозданном виде.

Причины и виды загрязнения почвы

Загрязнение почвы — это глобальная проблема, поскольку оно оказывает вредное воздействие на почву и окружающую среду в целом. Почва, загрязненная опасными элементами (например, мышьяком, свинцом и кадмием), органическими химическими веществами, такими как полихлорированные дифенилы и полициклические ароматические углеводороды, или фармацевтическими препаратами, такими как антибиотики или эндокринные разрушители, представляют серьезную опасность для здоровья человека.

Загрязнение почвы может быть естественным или вызванным деятельностью человека. Тем не менее, их причины в основном сводятся к деятельности человека, которая вызывает большую часть загрязнения почвы, например, тяжелая промышленность или пестициды в сельском хозяйстве.

Классификация источников загрязнения

Такие явления, как эрозия, потеря органического углерода, увеличение содержания солей, уплотнение, подкисление и химическое загрязнение являются основными причинами текущей деградации почвы. ФАО проводит различие между двумя типами загрязнения почвы:

Локальное загрязнение: обусловленное конкретными причинами, происходящее на небольших площадях, причины которого легко определить. Загрязнение земель, как правило, наблюдается в городах, на старых заводских участках, вокруг дорог, на незаконных свалках и станциях очистки сточных вод.

Обширное загрязнение: охватывает обширные территории и имеет несколько источников, причины которых трудно определить. Такие случаи связаны с распространением загрязняющих веществ в системах воздух-земля-вода и серьезно влияют на здоровье человека и окружающую среду.

Следует понимать, что порча земель является преступлением, в соответствии со статьей 15.52 Кодекса Республики Беларусь об административных правонарушениях

Какие поллютанты загрязняют почву?

Среди наиболее распространенных причин загрязнения почвы в результате деятельности человека ФАО выделяет промышленность, горнодобывающую промышленность, военную деятельность, отходы — что включает в себя технологические отходы — и утилизацию сточных вод, сельское хозяйство, животноводство, строительство городской и транспортной инфраструктуры.

Одними из наиболее опасных загрязнителей почвы являются ксенобиотики — вещества, которые не встречаются в природе в естественных условиях и синтезируются людьми. Термин «ксенобиотик» имеет греческие корни — «ксенос» (иностранец) и «биос» (жизнь). Известно, что некоторые ксенобиотики являются канцерогенами.

Тяжелые металлы

Присутствие тяжелых металлов (таких как свинец и ртуть в аномально высоких концентрациях) в почвах может стать причиной их высокой токсичности для человека. Некоторые металлы, которые можно классифицировать как загрязнители почвы, перечислены ниже: мышьяк, ртуть, олово, сурьма, цинк, никель, кадмий, селен, бериллий, таллий, хром, медь.

Эти металлы могут происходить из нескольких источников, таких как горнодобывающая деятельность, сельскохозяйственная деятельность, электронные отходы (электронные отходы) и медицинские отходы.

Полициклические ароматические углеводороды

Полициклические ароматические углеводороды (часто сокращенно ПАУ) — это органические соединения, которые:

1. Содержат только атомы углерода и водорода.
2. В своей химической структуре содержат более одного ароматического кольца.

Общие примеры ПАУ включают нафталин, антрацен и фенален. Воздействие полициклических ароматических углеводородов связано с несколькими формами рака. Эти органические соединения также могут вызывать сердечно-сосудистые заболевания у людей.

Источниками загрязнения почвы ПАУ могут быть переработка кокса (угля), выбросы транспортных средств, сигаретный дым и добыча сланцевого масла.

Промышленные отходы

Сброс промышленных отходов в почвы может привести к загрязнению почвы. Ниже перечислены некоторые распространенные загрязнители почвы, источником которых могут быть промышленные отходы.

• Хлорированные промышленные растворители.
• Диоксины получаются при производстве пестицидов и сжигании отходов.
• Пластификаторы / диспергаторы.
• Полихлорированные бифенилы (ПХБ).

Нефтяная промышленность создает много отходов нефтяных углеводородов. Известно, что некоторые из этих отходов, например бензол и метилбензол, обладают канцерогенными свойствами.

Пестициды

Пестициды — это вещества (или смеси веществ), которые используются для уничтожения или подавления роста вредителей. Общие типы пестицидов, используемых в сельском хозяйстве, включают:

• Гербициды — используются для уничтожения / борьбы с сорняками и другими нежелательными растениями.
• Инсектициды — используются для уничтожения насекомых.
• Фунгициды — используются для уничтожения паразитических грибов или подавления их роста.

Однако непреднамеренная диффузия пестицидов в окружающую среду (широко известная как «снос пестицидов») создает множество экологических проблем, таких как загрязнение воды и почвы. Некоторые важные загрязнители почвы, содержащиеся в пестицидах, перечислены ниже.

Гербициды:

• Триазины.
• Карбаматы.
• Амиды.
• Феноксиалкиловые кислоты.
• Алифатические кислоты.

Инсектициды:

• Органофосфаты.
• Хлорированные углеводороды.
• Соединения, содержащие мышьяк.

Фунгициды:

• Ртутьсодержащие соединения.
• Тиокарбаматы.
• Сульфат меди.

Эти химические вещества представляют несколько рисков для здоровья человека. Примеры опасностей для здоровья, связанных с пестицидами, включают заболевания центральной нервной системы, заболевания иммунной системы, рак и врожденные дефекты.

https://militaryarms.ru/ugrozy-dlya-zhizni-na-planete/zagryaznenie-pochvy/
https://laboratoria.by/stati/prichiny-zagr-pochvy