Загрязнение почвы: причины, оценка и последствия

Что такое грунт?

Загрязнение человеком почвы — это одна из самых серьезных экологических проблем современности, о которой начали всерьез говорить с середины прошлого века. Но перед тем как начать рассматривать этот вопрос, следует выяснить, что такое грунт, из каких компонентов он состоит, и каковы особенности его формирования.

Грунт, как особый компонент любой геосистемы (ландшафта), образуется в верхней части горных пород. На его формирование влияют особенности климата, поверхностные воды, а также флора, произрастающая на конкретной территории. Если взглянуть на этот процесс под иным углом зрения, то можно сказать, что почва выступает неким связывающим звеном между живой и неживой природой.

В основе ее образования лежат два процесса: механическое выветривание (разрушение) горных пород и жизнедеятельность живых организмов, которые вносят в грунтовую массу органику. Таким образом, живые организмы обеспечивают формирование в грунте так называемого гумусного горизонта.

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.

Нефть и нефтепродукты способны отравить огромные площади плодородных земель

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.

Виды и их особенности

В результате загрязнения в почву попадают нехарактерные для нее физические, химические и биологические вещества. Есть 2 вида загрязнителей.

• Один из них – естественный. Основной биологический фактор – лесные пожары, пыльные бури, извержения вулканов, деятельность бактерий в почве. В итоге в атмосферу попадают твердые и газообразные вещества, которые затем оседают в грунт. Особо сильного вреда окружающей среде это не несет, как и существенного ущерба для почв.
• Другой загрязнитель связан с жизнедеятельностью человека, то есть является антропогенным. Он, в свою очередь, делится на два типа – химический и биологический. Первый тип включает в себя различные неприродные элементы и соединения. Второй – простейшие бактерии, вирусы и гельминты.

Технический прогресс не стоит на месте, и людям требуется все больше природных ресурсов, при переработке которых выделяются различные виды отходов. Не существует ни одной отрасли экономики, которая не влияла бы на окружающий мир. Наиболее опасными являются радиоактивные вещества и ядохимикаты, отравляющие грунт на долгие годы. Список можно продолжить, но лучше рассмотреть подробнее основные загрязнители почв.

• Промышленные предприятия. В процессе производства они выделяют различные отходы – твердые, жидкие и газообразные. Например, металлургические заводы могут наполнять почву солями цветных металлов, деревообрабатывающие – фенолом, метадоном и другими токсичными химическими веществами.
• Жилые дома. Здесь основными источниками являются сточные воды, остатки пищи, строительный мусор, пришедшие в негодность вещи и мебель.
• Общественные учреждения и предприятия быта. Столовые, магазины, гостиницы, больницы и другие заведения также приносят немало мусора, загрязняющего земельные ресурсы, находящиеся вокруг них.
• Теплоэнергетика. Кроме различных шлаков, остающихся после сжигания угля, также в воздух попадают остатки несгоревших частиц, сажи и так далее. Ветра разносят эти вещества на довольно приличное расстояние и, в конце концов, они попадают в почву.
• Транспорт. Большинство автомобилей пока еще используют двигатели внутреннего сгорания. Традиционный транспорт в результате сжигания топлива выбрасывает в атмосферу выхлопные газы, в составе которых присутствует свинец, оксид азота и другие вещества. Они выпадают на грунт, оседают на растениях и довольно продолжительное время не разлагаются.
• Сельское хозяйство. Чтобы увеличить урожаи, применяются различные минеральные удобрения, и это может нарушить естественный круговорот веществ. При использовании навоза в почву могут попасть различные болезнетворные бактерии, которые в будущем попадают в организм человека через продукты. Для борьбы с вредителями и сорняками используют различные ядохимикаты, которые уничтожают не только вредных, но и полезных насекомых. Плюс ко всему – нарушается природный баланс в результате гибели нужных организмов.

Методы решения

Поскольку загрязнение почвы пестицидными веществами является глобальной проблемой, ученые всячески пытаются найти методы ее решения. Пока что не найдено единственно правильного способа устранить негативное влияние.

Охрана природы от загрязнения стойкими веществами предполагает два условия — создание менее токсичных соединений и уменьшение дозирования различными пестицидными формами. Рекомендации для снижения вреда на окружающую среду и почву включают:

1. Комбинированное применение пестицидных веществ с другими методами: биологический, агротехнический, химический. Цель — защитить культивирование с такой же результативностью.
2. Эксплуатация современных форм пестицидов, что снижает количество расходного материала и устраняет экологические последствия.
3. Переменчивое использование токсических веществ с отличительным механизмом воздействия. Данный метод вовремя предотвращает развитие паразитарных организмов или вредителей. Для большей части сельскохозяйственных культур рекомендовано комбинированное использование 3-4 препаратов.

В последнее время набирают популярность альтернативные способы: культивирование, биологические средства борьбы с вредителями, генная инженерия и другие методы, направленные на уничтожение насекомых путем стерилизации целевых видов. Это безопаснее, чем традиционные химические пестициды.

Сюда относятся естественные хищные или паразитарные виды, способные устранить нежелательных вредителей. Пестициды, основанные на энтомопатогенных грибах, бактериальных или вирусных соединениях вызывают заболевания у паразитов.

Загрязнение окружающей среды можно контролировать различными биоиндикаторами. Так, хорошую эффективность показывает пчелиный опылитель.

Восстановление качества почвы

Вернуть грунт в первоначальное состояние сложно. Решение проблемы частично предлагается природой. Летом 2018-го швейцарские специалисты сообщили, что почвенные бактерии способны перерабатывать определенное пластиковое сырье — полибутилентерефталат (PBAT).

Микроорганизмы успешно использовали углерод материала в качестве источника энергии. Но PBAT — только один тип пластикового сырья. Переработать остальные материалы грунтовым экосистемам, даже при участии человека, бывает сложно. Эффективные пути решения проблемы включают профилактику.

Загрязнители не должны изначально попасть в почву. В этих целях совершенствуются технологии очистки стоков и производственных процессов. Индекс загрязнения почвы помогает снизить и переход на альтернативные виды топлива: электричество, водород или биомассу.

Хотя современные технологии их производства ведут к вредным выбросам, ученые стремятся повысить безопасность процессов.

В будущем «зеленое» горючее и энергия могут стать по-настоящему экологичными, прекратив оказывать вредные воздействия на грунт, воду и атмосферу.

Дополнительные меры включают грамотное применение удобрений, пестицидов и средств от сорняков (по сезонам).

Пользователи участков должны учитывать причины и следствия изменения качества грунта. Если его состояние ухудшилось из-за навоза или интенсивного движения транспорта, следует ограничить влияние этих факторов.

Инфраструктурным системам, вроде железнодорожных сетей, сложно решить эту проблему.

Невозможность переключиться на герметизированные контейнеры для сыпучих продуктов стоит компенсировать максимальным использованием крытых вагонов. Операторы свалок должны искать пути вторичной переработки поступающего мусора с минимальными последствиями для окружающей среды.

Отходы нельзя сжигать, но можно применить щадящие техники, вроде электролитического расщепления.

Бороться с загрязнением грунта необходимо: от его состояния зависит качество жизни человечества. Без плодородной почвы население планеты не получит необходимого объема растительной и животной пищи.

Грунтовые экосистемы помогают в борьбе с глобальным потеплением, захватывая и перерабатывая углерод — ключевой компонент парниковых газов. Попадая из воздушной, водной среды в почву (включая дно океанов), элемент должен задерживаться на столетия или перерабатываться микроорганизмами.

Но изменение состава и функций грунта ведет к высвобождению этих веществ, заполняющих объем атмосферных выбросов от человеческой деятельности.

Упомянутые факторы указывают на важность роли грунта и профилактических мер по поддержанию его качества. Легче предотвратить загрязнение почвы, чем бороться с нежелательными компонентами

Источники загрязнения

Основные загрязнители почвы классифицируются следующим образом:

Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия

В этой категории источников загрязнения почвы преобладает обычный бытовой мусор, выбрасываемый из домов и учреждений.

Это различные остатки пищевых продуктов; обломки стройматериалов; отходы, оставшиеся после проведения ремонтных работ и т. д.

Всё это вывозится на свалки, которые стали бичом нашего времени.

Простое сжигание этих отходов на свалках приводит к двойной проблеме: во-первых, происходит засорение огромных территорий, а во-вторых, почва пропитывается ядовитыми веществами, образующимися в результате горения.

Промышленные предприятия

Любое промышленное предприятие производит множество различных отходов. Самые опасные среди них – токсические вещества, которые, попадая в почву, негативно влияют на живые организмы. К примеру, деятельность предприятий металлургической промышленности сопровождается сбросом солей тяжёлых металлов, а машиностроительной – цианидов, соединений мышьяка и бериллия. Свинец, ртуть кадмий — три наиболее опасных металла. Загрязнение тяжелыми металлами опасно тем, что они накапливаются в организме человека и животных.

Особо стоит выделить проблему загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Массовые разливы нефти называются уже экологическими катастрофами.

Также возможны аварийные выбросы, которые сопровождаются оседанием вредных токсичных веществ, так происходят техногенные загрязнения почвы.

Транспорт

Растущее число транспортных средств увеличивает выбросы оксидов азота, свинца, углеводорода. Попадая в почву, эти вещества вовлекаются в круговорот, который связан с пищевыми цепями. Кроме того, транспорт значительно уменьшает общую площадь используемых земель, в том числе и плодородных участков. Ускоряется процесс эрозии почвы, а для восстановления плодородного слоя глубиной в 1 см понадобится сто лет.

Сельское хозяйство

Источником загрязнений сельскохозяйственных угодий являются минеральные удобрения, ядохимикаты, некоторые из которых содержат в своём составе ртуть и другие тяжёлые металлы.

Также на протяжении нескольких десятилетий для борьбы с вредителями и сорняками в сельском хозяйстве применяются различные пестициды, которые накапливаются в почве и сохраняются там длительное время.

Выпахивание земель приводит к увеличению процесса эрозии почвы, чрезмерный выпас уничтожает травяной покров, что, в свою очередь, приводит к опустыниванию земель.

Ежегодно в пустыню превращается около 6 миллионов га природных почв. Вырубка лесных массивов способствует обеднению биогенного состава земель и эрозии.

Регулярное орошение также отрицательно влияет на почву: происходит её засоление.

Деятельность человека, а также некоторые природные факторы приводят к истощению и деградации почв.

Захоронение радиоактивных отходов

Атомные электростанции выгружают из реакторов 98-99 % отходов, представляющих собой продукты расщепления урана. Всё это затем складируется в почву, образуя радиоактивное загрязнение.

Методы борьбы с загрязнением

Экологи предлагают такие пути решения проблем, как:

• переработка и утилизация отходов,
• сокращение промышленных выбросов,
• увеличение количества зеленых насаждений,
• постепенный отказ от пестицидов,
• рекультивация земель.

Внедрение технологий переработки и утилизации

Повсеместное внедрение современных технологий переработки и утилизации позволит значительно уменьшить объем отходов и площадь мусорных свалок. Сократится количество попадающих в почву вредных веществ.

Сокращение промышленных выбросов

Решить проблему выбросов и сократить площади земель, загрязненных отходами промышленности, помогает модернизация предприятий. Уменьшение вредного воздействия на окружающую среду достигается путем применения новых технологий производства и установки более современных очистных сооружений, которые лучше справляются со своей задачей.

Увеличение количества зеленых насаждений

Некоторые виды деревьев поглощают определенные поллютанты. Например, акация белая, дуб черешчатый, липа мелколистная аккумулируют минеральные элементы. Каштан конский, тополь Болле, липа накапливают железо, а клен остролистный и тополь Болле — свинец. Для охраны литосферы от загрязнения такие растения целесообразно высаживать вдоль автомагистралей и в городах, особенно вдоль дорог и рядом с промышленными предприятиями.

Сокращение применения пестицидов

Согласно аграриям, резкий отказ от химических препаратов повлечет за собой сильное снижение урожайности. Они предлагают постепенно снижать их применение, строго соблюдая севооборот и все больше используя альтернативные методы защиты сельскохозяйственных культур, такие как:

• очистка посевного материала,
• тщательная предпосевная обработка земли,
• механическое уничтожение сорных растений,
• обработка полей биопестицидами.

Рекультивация земель

Рекультивация — это очищение загрязненных земель с целью снизить содержание вредных веществ до безопасного уровня. Предпочтение отдается способам, которые позволяют провести санацию без замещения грунта. Так сохраняется структура почвы, не страдают почвенные микроорганизмы.

Методы очистки от загрязнителей делятся на 3 группы:

1. Ограничение распространения, или локализация. Для этого используются, например, геоконтейнеры, механическая изоляция, остеклование.
2. Обработка in situ (на месте). Сюда относятся отмывание, откачивание почвенного воздуха для удаления вредных летучих веществ, биологическая очистка с помощью микроорганизмов от органических соединений.
3. Обработка ex situ (вне места). Проводится на специально оборудованных площадках. Среди применяемых методов физическая сепарация, пирометаллургическая обработка, выращивание травянистых растений (фиторемедиация).

Выбор способов зависит от вида поллютантов, уровня загрязнения, свойств почвы, степени адаптации растительного покрова и других факторов.

Прочие пути решения проблемы

Для решения проблемы загрязнения литосферы экологи рекомендуют также:

• осуществлять меры, направленные на экологическое просвещение населения, чтобы предотвратить образование стихийных свалок и неправильную утилизацию опасных отходов;
• внедрять малоотходные и безотходные способы производства;
• ужесточить юридическую ответственность за порчу земли.

Решение проблемы загрязнения почвы.

Перед тем как устранять последствия загрязнения почвы, нужно определиться с измерением уровня загрязненности.

На уровень загрязненности почвы химическими веществами могут влиять разнообразные факторы:

• степень количественного поступления загрязнителей в почву.
• химические и физические характеристики почвы (уровень растворимости в водной среде, структурные и морфологические особенности, летучесть и другое).
• климатические и почвенные условия в конкретном регионе.
• уровень интенсивности перемещения загрязняющих химических веществ в воздушную среду, наружные и подземные водоемы и растения.
• степень воздействия на загрязняющие химические вещества со стороны естественных процессов (их разрушение и обеззараживание в результате гидролиза, фотолиза, влияния биологических факторов — водорослей и микроорганизмов, способных расщеплять многие загрязнители).

По степени вредоносного воздействия загрязняющие химические вещества подразделяются на такие категории:

1) Высокоопасные.

2) Умеренно опасные.

3) Малоопасные.

Негативное воздействие загрязняющих химических веществ на организм человека проявляется одним или несколькими вредоносными эффектами:

• острый либо хронический токсический эффект.
• аллергенный эффект.
• мутагенный эффект.
• канцерогенный эффект.
• эмбриотоксический эффект.
• тератогенный эффект.
• эффект нарушения репродуктивных функций.

Борьба с загрязняющими химическими веществами должна быть всесторонней и включать в себя несколько ключевых этапов:

• создание технологического контроля за производственными выбросами и предотвращение их попадания в окружающую среду.
• разработка экологических технологий или безотходных производств.
• обеззараживание вредных отходов, сточных вод.
• борьба с токсичными выхлопами у различных видов техники.
• уничтожение или переработка мусора.
• обеззараживание загрязненной почвы, воды и воздуха.

Какие выделяют степени загрязнения?

Позвоните сейчас и получите бесплатную консультацию специалиста

Степень загрязнения почвы и влияние вредоносных веществ могут зависеть от нескольких факторов:

1) Загрязнение почвы и интенсивность распространения вредоносных веществ определяется характеристиками грунта. На быстрое загрязнение влияет способность грунта впитывать химические или биологические вещества.
2) Природа загрязняющих веществ тоже прямым образов влияет на скорость и степень заражения почвы. В зависимости от структуры веществ-загрязнителей, их летучести или растворимости в воде загрязнение может быть слабого или особо острого характера.
3) На степень заражения грунта прямым образом влияют климатические и погодные условия в определенной местности. В зависимости от количества осадков, силы ветра или влажности воздуха загрязнение может распространяться быстрее или наоборот медленнее пропитывать грунт.
4) Уровень загрязнения также зависит от наличия грунтовых вод на проверяемой территории, а также количества зеленых насаждений и биологических организмов, которые способствуют быстрому распространению загрязняющих веществ по местности.
5) На скорость и характер загрязнения прямым образом влияют параметры грунта, которые регулируют процессы деградации, расщепления и ферментации биологических или химических элементов. В зависимости от содержания в грунте полезных биологических элементов и минералов заражение может происходить в медленном или ускоренном темпе.

Независимо от степени заражения, любые накапливаемые в почве инородные вещества, которые признаны опасными для человеческого организма, могут приводить к мутациям и необратимым последствиям. Максимально опасными среди загрязнителей считаются токсичные вещества, поскольку они приводят к развитию аллергии, бактериальным реакциям в организме, инфекциям.

Вторым немаловажным фактором, который учитывается при загрязнении, считается характер поведения загрязняющих веществ в атмосфере. В зависимости от того, насколько быстро загрязняющие элементы перемещаются в воздухе, просачиваются в грунтовые воды или впитываются живыми организмами, зараженной почве присуждают ту или иную степень загрязнения.