Экологические проблемы почвы
На протяжении нескольких предыдущих тысячелетий человеческая деятельность наносила небольшой ущерб экологии, но после технических революций равновесие между человеком и природой было нарушено, поскольку с тех пор природные ресурсы стали интенсивно использоваться. Истощению подверглись и почвы в результате сельскохозяйственной деятельности.
Деградация земли
Регулярное земледелие, выращивание сельскохозяйственных культур приводит к деградации земли. Плодородная почва превращается в пустыню, что приводит к гибели и человеческих цивилизаций. Истощение грунта происходит постепенно и к нему приводят следующие действия:
- обильное орошение способствует засолению почвы;
- утрата органических веществ из-за недостаточного количества удобрений;
- чрезмерное использование пестицидов и агрохимикатов;
- нерациональное использование посевных площадей;
- бессистемный выпас скота;
- ветровая и водная эрозия из-за вырубки лесов.
Почва формируется длительное время и восстанавливается очень медленно. В местах, где пасется скот, растения выедаются и гибнут, а дождевая вода размывает грунт. В результате этого могут образоваться глубокие ямы и овраги. Чтобы замедлить и прекратить данный процесс, нужно переселить людей и животных в другие районы и садить лес.
Загрязнение почвы
Кроме проблемы эрозии и истощения в результате сельского хозяйства существует еще одна проблема. Это загрязнение почвы различными источниками:
- отходами промышленности;
- разливом нефтепродуктов;
- минеральными удобрениями;
- отходами транспорта;
- строительство дорог, транспортных узлов;
- урабанизационные процессы.
Это и многое другое становится причиной разрушения почв. Если не контролировать антропогенную деятельность, то большая часть территорий превратится в пустыни и полупустыни. Почва потеряет плодородность, вымрут растения, погибнут животные и люди.
Источник
IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017
НЕГАТИВНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
Среди негативных последствий использования земельных ресурсов на первых местах стоит уменьшение плодородия (уменьшение гумусного слоя), опустынивание, эрозия почв, загрязнение почв.
Опустынивание — также не новый процесс но он, как и эрозия, ускорился в новейшее время по вине человека. Общая площадь антропогенных пустынь мира составляет боле 9 млн км2 (т. е. равна площади США). И еще 19% суши находится на грани опустынивания,
Опустынивание определяется как разрушение засушливых и полузасушливых земель в результате климатических изменений и деятельности человека и «числится среди основных опасностей для окружающей среды всей планеты и общества».
Песчаные бури пустыни Гоби приводят к респираторным заболеваниям жителей большей части Китая, Корейского полуострова, Японии и даже приводят к ухудшению качества воздуха в Северной Америке, подчёркивают авторы доклада «Экосистемы и благополучие населения». Авторы подсчитали, что ежегодно из Сахары в атмосферу поднимается миллиард тонн песка и пыли.
Перенаселённость, расширение пастбищ, слишком интенсивные агротехники, как и плохое водопользование – главные факторы, приводящие к опустыниванию.
Перегрев атмосферы, являющийся следствием накопления газов, создающих парниковый эффект, выделяемых выхлопами автомобилей и промышленностью, видимо, также усугубит опустынивание в последующие десятилетия. Это приведёт к еще большей засухе, возникновению волн жары и наводнений.
Верхний плодородный слой почвенного покрова на планете истощается со скоростью 7% за десятилетие. В большей степени, чем почвы умеренной зоны, подвержен истощению почвенный покров экваториального пояса и районов влажных тропиков из-за состава почв и ливневого характера дождей. А в аридных зонах большой ущерб сельскому хозяйству наносят пыльные бури, которые поднимают в воздух тучи пыли, песка, почвы. Иногда ветер выдувает слой почвы на 15—20 см, перенося ее на огромные расстояния.
Деградация почв — это процесс постепенного снижения плодородия почвы, происходящего по различным причинам. Попытки оценить состояние почвы — основы основ существования человечества — предпринимаются последние три десятилетия в рамках программы, которая называется «Глобальные Оценки Деградации Почв». Эти оценки базируются на экспертных заключениях специалистов.
Новое исследование на эту тему опубликовано неправительственным фондом ISRIC — World Soil Information и дало намного более негативные результаты. Основой этого метода оценки стал анализ спутниковых фотографий поверхности земли.
Более всего этот процесс сказывается на положении населения (то есть, в пострадавших районах плотность населения наиболее высока) — в Китае, Индии, Индонезии, Бангладеш и Бразилии. В целом, 19% деградирующих почв используются для выращивания зерновых культур.
Эрозия почв (лат. Erosio – разъедание) – процесс разрушения и сноса верхних, обладающих самым большим плодородием слоев почвы. Различают естественную и ускоренную (антропогенную) эрозии почв. Естественная эрозия протекает очень медленно, и в ходе ее плодородие почв не снижается. Ускоренная эрозия почв вызвана нерациональной хозяйственной деятельностью человека, в результате которой активизируются и усиливаются естественные эрозии (неправильная обработка и орошение почвы, чрезмерное внесение в нее удобрений, бесконтрольный выпас скота, вырубка лесов, осушение болот и т.п.), существует два основных вида эрозии почв: ветровая и водная эрозии.
Ветровая эрозия (дефляция) почв – выдувание и перенос мельчайших почвенных частиц ветром. Наиболее сильные и продолжительные ветра перерастают в пыльные (черные) бури. За несколько дней они способны полностью снести верхний плодородный слой почвы мощностью до 30см. Пыльные бури загрязняют водоемы, атмосферу, негативно влияют на человеческое здоровье. Сейчас самым большим источником пыли являются высохшие земли Аральского моря.
Водная эрозия почв – разрушение и смыв почвы под действием водных потоков. Экологический ущерб от водной эрозии огромен. Вода, стекая, образует промоины и овраги, вымывает из земли органические и минеральные вещества.
Это приводит к потере плодородия почвы, образованию оврагов. Подсчитано, что площадь оврагов на территории стран СНГ составляет 9 млн. га и продолжает увеличиваться. Поле подверженное водной эрозии теряет за год 7-13 т/га наиболее плодородной почвы.
Загрязнение почв — вид антропогенной деградации почв, при которой содержание химических веществ в почвах, подверженных антропогенному воздействию, превышает природный региональный фоновый уровень их содержания в почвах.
Основной критерий загрязнения окружающей среды различными веществами — проявление признаков вредного действия этих веществ в окружающей среде на отдельные виды живых организмов, так как устойчивость отдельных видов последних к химическому воздействию существенно различается. Экологическую опасность представляет то, что в окружающей человека природной среде по сравнению с природными уровнями превышено содержание определенных химических веществ за счет их поступления из антропогенных источников. Эта опасность может реализоваться не только для самых чувствительных видов живых организмов.
Загрязнение экосистемы — один из видов ее деградации, загрязнение почв — один из опаснейших видов деградации почв и экосистемы в целом. Загрязняющие вещества — это вещества антропогенного происхождения, поступающие в окружающую среду в количествах, превышающих природный уровень их поступления.
При подземной разработке полезных ископаемых на поверхности возможны просадки (т. н. провальные воронки), значительные площади занимают терриконики. В результате открытой разработки месторождений полезных ископаемых большие площади нарушаются карьерами и отвалами пустых пород.
Нарушенные земли остаются также на месте торфоразработок, шлакоотвалов, эродированных территорий. Это заключается в выравнивании положительных форм рельефа, выполаживании и залужении их склонов, нанесении на них слоя плодородной почвы и минеральных удобрений с последующим отводом земель под с.-х. угодья, облесением или залужением. Это значительно облегчается, если в технологическом процессе горных работ было заранее предусмотрено магазинирование почв, равномерная отсыпка породы и др. мероприятия, направленные на создание ландшафта культурного. Выработанные торфяники, карьеры и провалы, возникшие после подземных разработок, часто заполняют водой и превращают в рыбоводные пруды. Близ городов на рекультивируемых землях иногда разбивают парки, сооружают водно-спортивные комплексы и т. д.
Основной задачей охраны почвенного покрова является поддержание его плодородия. Около 3/4 всех почв планеты имеют пониженную продуктивность из-за недостаточной обеспеченности теплом и влагой. Около половины почв находится в засушливой и полузасушливой зонах. Издавна бедой земледельцев была эрозия почв, а разрушенная почва восстанавливается очень медленно, в естественных условиях на это уходит не одна сотня лет. Подсчитано, что ежегодно в мире вследствие эрозии из сельскохозяйственного оборота выпадает 6—7 млн га земель, а за счет заболачивания, засоления, выщелачивания — еще 1,5 млн га.
Рекультивация — комплекс работ по экологическому и экономическому восстановлению земель и водоёмов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось. Целью проведения рекультивации является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нарушенных земель и водоёмов.
Виды деятельности человека, в результате которых может возникать потребность в проведении рекультивации земель и водоёмов:
— добыча полезных ископаемых, особенно открытая разработка месторождений;
— создание гидросооружений и аналогичных объектов;
— проведение военных испытаний, в том числе испытаний ядерного оружия.
Два основных этапа рекультивации:
Работы по рекультивации обычно имеют два основных этапа — технический и биологический. На техническом этапе проводится корректировка ландшафта (засыпка рвов, траншей, ям, провалов грунта, разравнивание и террасирование промышленных терриконов), создаются гидротехнические и мелиоративные сооружения, осуществляется захоронение токсичных отходов, производится нанесение плодородного слоя почвы. На биологическом этапе проводятся агротехнические работы, целью которых является улучшение свойств почвы.
Направления рекультивации земель:
В зависимости от тех целей, которые ставятся при рекультивации земель, различают следующие направления рекультивации земель:
Различают несколько видов рекультивации. Рекультивация земель включает:
— восстановление рельефа: засыпку оврагов, карьеров, уничтожение отвалов горных пород и т.д.;
Источник
Эта статья перенесена сюда!
Важнейшим видом природных ресурсов являются земельные ресурсы. К ним относятся все земли, независимо от целевого назначения, категории и формы собственности. Значение земель как ресурса многообразно и может рассматриваться в качестве территории, недр с набором полезных ископаемых, почвенных ресурсов, пространственного базиса для нужд производства, экосистем, собственности и средств производства [3].
Антропогенное воздействие на земли сельскохозяйственного назначения со временем возрастает. Уже в древности усиленная сельскохозяйственная деятельность неоднократно приводила в их деградации, повлекшей за собой гибель целых цивилизаций и превращение ранее плодородных земель в пустыню – как на территории Северной Африки. Воздействие на земли оказывают все виды хозяйственной деятельности человека – сельское хозяйство, строительство, промышленность и транспорт.
Ухудшение состояния почвенного покрова может быть связано как с естественными, так и с антропогенными факторами. К основным последствиям хозяйственной деятельности человека можно отнести: почвенную эрозию, загрязнение, истощение и подкисление почв, их осолонцевание, переувлажнение и оглеение, деградацию минеральной основы почв, их обеднение минеральными веществами и дегумификацию.
Главный вид деятельности, вызывающий негативные изменения в состоянии почвенного покрова – сельское хозяйство. Интенсивное освоение земель повлекло за собой развитие дефляции, а пахота вдоль склона активизирует водно-эрозионные процессы. Орошение часто вызывает вторичное засоление почв. Недостаточное внесение органических удобрений, не компенсирующее потери органических веществ, приводит к дегумификации, нерациональное использование пестицидов – к загрязнению почв. Избыточное внесение минеральных удобрений может вызвать их подкисление, а бессистемный выпас скота – привести к уничтожению растительного покрова, активизации ветровой и водной эрозии, загрязнению почв навозом.
Загрязнение почвенно-растительного покрова тяжелыми металлами, бенз(а)пиреном, нефтепродуктами и сложными органическими веществами связано с выбросами промышленных предприятий и транспорта. Обычно зоны значительного загрязнения имеют небольшую площадь вдоль автодорог, вблизи промышленных предприятий и аэродромов. Загрязнение и подкисление почв также бывает связано с трансграничным переносом тяжелых металлов, оксидов серы и азота.
Антропогенные воздействия обычно влияют на все компоненты геосистемы. На состоянии земель отрицательно сказывается снижение площади, занятой естественными растительными формациями, замещаемыми агроценозами. Распашка приводит к уничтожению растительности, изменению составляющих водного баланса; за счет увеличения доли поверхностного стока усиливаются эрозионные процессы, изменяется структура почвы, ухудшаются ее водно-физические свойства. Тяжелыми металлами загрязняются не только почвы, но и произрастающая на них растительность, через которую они попадают в организм животных и человека, вызывая заболевания. Состояние земельных ресурсов связано с состоянием всего природного комплекса, так как «почвы – это зеркало ландшафта».
Почвенная эрозия во многих регионах России является наиболее серьезной проблемой сельского хозяйства. Она включает в себя водную и ветровую (дефляция) эрозию. Г.И. Швебс выделяет земледельческую, пастбищную и техническую эрозию [7]. Интенсивность эрозионных процессов определяется величиной склонового стока, гранулометрическим составом почв, крутизной поверхности, ее задернованностью, глубиной залегания грунтовых вод и базиса эрозии, условиями инфильтрации воды. Водная эрозия является процессом взаимодействия стекающих потоков и почвы, зависит от характера стока, его транспортирующих возможностей, она тесно связана с водностью, морфологическими условиями поверхности и свойствами подстилающих пород [7; с. 84]. Ее начальной стадией является поверхностно-склоновая эрозия.
Капли воды, падающие на поверхность почвы, вызывают разрушение почвенных агрегатов, то есть эрозию почвенной структуры. За счет силы удара капель происходит перемещение вниз по склону мельчайших почвенных частиц. При отсутствии значительных уклонов поверхности перемещения частиц почвы по склону не происходит.
Плоскостной смыв связан с ламинарным движением воды вниз по склону. При этом осуществляется перенос почвенных частиц и их переотложение в нижней части склона в виде делювиального плаща. Активность смыва возрастает с увеличением уклона поверхности. Переходным от плоскостного к линейному смыву является образование эрозионных борозд, то есть множества параллельных размывов на склонах.
По Г.И. Швебсу, овражно-русловая эрозия делится на эрозию, связанную с деятельностью временных водотоков (овражную) и постоянных водотоков (русловую). Наибольшее воздействие на земельные ресурсы оказывает овражная (линейная) эрозия, активно протекающая в зоне степи и лесостепи. Линейная эрозия происходит по схеме: эрозионная промоина – эрозионная рытвина – овраг – балка.
Интенсивность плоскостного смыва неодинакова на различных поверхностях. Так, по данным А.П. Шапошникова, смыва с взрыхленного пара при уклоне до 30– не происходит, при 60 – он составляет 0,01 т/га, при 90 – 1,28 т/га. [7]. Смыв со старопахотных земель больше, в связи с ухудшением водно-физических свойств почвенного покрова. Наименьший смыв фиксируется на задернованных склонах, так как растительность скрепляет частицы почвы, улучшает впитывающую способность почв, увеличивает шероховатость склона и замедляет скорость движения воды. При густой дернине скорость склонового стока обычно составляет не более 0,0015-0,010 м/сек [7]. При такой скорости плоскостной смыв не происходит. Интенсивность эрозии определяется также эрозионной устойчивостью почв, которая, по С.И. Сельвестрову, убывает от мощных черноземов к обыкновенным и выщелоченным черноземам, серым лесостепным и подзолистым почвам.
По данным М.А. Глазовской, с пахотных земель выносится с поверхностным и внутрипочвенным стоком значительно больше химических элементов, чем с целинных водосборов [2]. Обработка почвы снижает связность частиц и, следовательно, противоэрозионную устойчивость.
Однако традиционный взгляд на проблему почвенной эрозии в последнее время подвергается сомнению. Так, по мнению А.И. Скоморохова и Р.А. Кравченко, развитие оврагов – процесс циклический, то есть постоянно чередуются периоды вреза и заполнения. Активный рост оврагов зачастую прерывается аккумуляцией, которая может продолжаться до их полного исчезновения, или прерываться новой вспышкой эрозионной деятельности [4; с. 18].
Ветровая эрозия, или дефляция, так же как и водная, приводит к разрушению почвенного покрова. Важнейшими условиями для ее развития являются: наличие сильных и постоянных ветров; климатических условий с недостаточным увлажнением в течение года или сезона; уничтожение естественной растительности, приводящее к тому, что на поверхность выходит легко развеваемая почва. Дефляция характерна для пустынь, полупустынь, степи и лесостепи. В Воронежской области она временами проявляется в весеннее время, когда почва вспахана и лишена растительности.
Переувлажнение земель также местами является важной проблемой. Его диагностическими признаками по А.Б. Ахтырцеву и Б.П. Ахтырцеву являются: 1) наличие плоского недренированного полого-вогнутого рельефа; 2) отсутствие поверхностного стока; 3) наличие на небольшой глубине водоупора; 4) длительный застой вод; 5) развитие поверхностного или внутрипочвенного оглеения; 6) пестрота почвенного покрова; 7) влаголюбивая растительность; 8) наличие болот [1].
Причины переувлажнения имеют комплексный характер. Во-первых, наличие плоских слабодренированных территорий с затрудненным поверхностным стоком. Климатические и гидрогеологические условия способствуют сохранению на такой территории талых снеговых и дождевых вод, активизируя подъем грунтовых вод. Обычно переувлажнение развивается в случае близости к поверхности слабоводопроницаемых пород, например, глин или тяжелых суглинков, предопределяющих высокий уровень верховодки. К этому может привести также высокая распашка территории и изменение водопроницаемости почв, строительство водохранилищ, развитие орошения на плоских водораздельных пространствах, создание сети лесополос [1]. Значительную роль при этом играет формирование подплужной подошвы, формируемой тяжелой сельскохозяйственной техникой. В результате на глубине около 40 см появляется слой с пониженной водопроницаемостью и фильтрация поверхностных вод в нижележащие горизонты замедляется.
Загрязнение земель происходит в результате проникновения в почвы нехарактерных для нее веществ. Источниками загрязнения являются: промышленность (органические и неорганические отходы, тяжелые металлы); транспорт (нефтепродукты, бенз(а)пирен, тяжелые металлы); коммунально-бытовое хозяйство (твердые и жидкие отходы); сельское хозяйство (пестициды, минеральные удобрения в избыточных количествах, животноводческие стоки).
Наиболее опасным загрязнителем земель являются тяжелые металлы. Их поступление в почву происходит через атмосферу вместе с атмосферными осадками, из почвообразующих пород, в результате техногенного переноса. Накопление тяжелых металлов в черноземах происходит, в основном, в верхней части их профиля в связи с наличием здесь геохимического барьера. На нем за счет биогенной аккумуляции накапливаются: Mg, Na, Sr, Mn, Cu, Zn, Mo, Co, As, Нg, Ba, Pb и другие микроэлементы [5]. Основное поступление тяжелых металлов происходит с выбросами автотранспорта и промышленности, а также с удобрениями и ядохимикатами. В последнее десятилетие ведущее место в этом принадлежит автотранспорту, так как промышленное производство в нашей стране находится в кризисном состоянии, а применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве значительно снизилось.
Значительное негативное воздействие на почвы оказывает их загрязнение органическими и металлоорганическими соединениями связанное, с техногенными выбросами, а также с широким применением пестицидов. Многие из них длительно сохраняются в почвах (от нескольких месяцев до десятков лет), оставаясь токсичными и даже образуя более токсичные метаболиты.
Чрезвычайно опасны и некоторые органические компоненты техногенных выбросов (3,4-бенз(а)перен и др.), относящиеся к канцерогенным соединениям.
Необходимо иметь в виду, что почва, загрязненная токсикантами и их метаболитами, становится источником загрязнения растительных и животных продуктов, атмосферы и природных вод.
Загрязнение почв радиоактивными веществами обусловлено главным образом испытанием в атмосфере атомного и ядерного оружия, которое не прекращено отдельными государствами и на сегодня. Выпадая с радиоактивными осадками, 90 Sr, 137 Cs и другие нуклиды, поступая в растения, а затем в продукты питания и организм человека, вызывают радиоактивное заражение, обусловленное внутренним облучением.
Локальное радиоактивное загрязнение почв может возникнуть при аварийных ситуациях на атомных станциях. Путем подбора культур, применения минеральных удобрений, запахивания верхнего слоя почвы на глубину 40-50 см и других агротехнических приемов возможно устранение неблагоприятных последствий поступления в почву радиоактивных продуктов.
Переуплотнение почв , то есть уменьшение ее межагрегатной и агрегатной порозности и увеличение плотности до 1,4 г/см 3 . Главной причиной этого является использование на полях тяжелой сельскохозяйственной техники, что приводит к образованию подплужной подошвы с повышенной плотностью. Это препятствует свободной инфильтрации влаги в почве и приводит к ее переувлажнению.
Истощение почв связано со снижением доступности элементов минерального питания растений – биофилов: К, Mg, Ca, P и некоторых микроэлементов [6].
Дегумификация – процесс снижения содержания гумуса, особенно гуминовых кислот, который возникает, в основном, как следствие эрозии.
Подкисление почв возникает при внесении в почву избыточного количества минеральных удобрений или выпадении кислотных осадков.
Оглеение почв активизируется при застое вод и приводит к накапливанию восстановленных форм Fe и Mn.
Осолонцевание происходит при увеличении в почвенном поглощающем комплексе доли натрия. При этом повышается степень пептизируемости коллоидов и илистого вещества. Процесс связан с поступлением солей из почвообразующих пород, грунтовых и поверхностных вод при орошении земель
Деградация минеральной основы почв – процесс разрушения почвенных агрегатов и необратимого изменения минерального состава почв. Он протекает в результате потери естественных элементов питания растений, выноса из почвы тонкодисперсных частиц, агролессиваже.
Значительный ущерб также связан с отчуждением земель на несельскохозяйственные нужды связано со строительством и расширением городов и населенных пунктов, промышленных предприятий, дорог, различного вида путепроводов и т.п. Масштабы такого отчуждения весьма велики. В настоящее время под предприятиями, поселениями, транспортными сооружениями и коммуникациями связи находится около 60 млн.га.
Источник