Меню

Загрязнение почвы организмами атмосферы

Загрязнение почвы: причины, последствия и пути решения

Источники загрязнения почвы – это химические вещества и микроорганизмы, присутствие которых изменяет физические, химические и биологические свойства почвы, что приводит к снижению плодородия почвы, то есть её полезности. Ухудшение состояния и качества почвы также вызвано чрезмерной эксплуатацией и неправильным ее использованием фермерами.

Типы и источники загрязнения и деградации почв

Загрязнение почвы в России вызывается всеми химическими соединениями, радиоактивными элементами и микроорганизмами, присутствующими в почве в повышенных количествах. Результат –изменения характеристик почвы, что препятствует ее нормальному использованию.

Причины загрязнения почвы отмечаются в следующем:

  1. Газы и пыль, выбрасываемые промышленными предприятиями (химическими, нефтехимическими, цементными, сталелитейными заводами, электростанциями и т. д.);
  2. Твердые и жидкие промышленные и городские отходы;
  3. Химикаты, используемые в сельском хозяйстве (удобрения, химические средства защиты растений);
  4. Выбросы транспортных средств.

Другие факторы, разрушающие почву, – это природные явления, происходящие без вмешательства человека. К ним относятся такие естественные виды загрязнения почвы, как землетрясения, эрозия, засуха, пожары.

Эрозия почвы

Эрозия почвы – это процесс вымывания или растворения поверхностного слоя почвы. Другое определение – перемещение, сортировка и осаждение в другом регионе частиц почвы, вызванное вымыванием поверхностного слоя почвы дождевой или речной водой (водная эрозия) или сдуванием — ветровой эрозией.

Эрозия также может быть вызвана деятельностью человека, а именно:

  1. Неправильно проведенной мелиорацией;
  2. Вырубкой и сжиганием лесов;
  3. Слишком интенсивным выпасом животных;
  4. Ведением интенсивного сельского хозяйства;
  5. Чрезмерной эксплуатацией водных ресурсов.

Все это вместе или по отдельности приводит к постепенному ухудшению качества земли. Когда почва на участке полностью теряет свою потребительскую ценность, происходит ее опустынивание.

Почвы, на которых невозможно выращивание сельскохозяйственных культур, называют мертвыми почвами. В естественных условиях они встречаются:

  • в непосредственной близости от действующих вулканов;
  • в пустынных районах;
  • в промышленных ландшафтах, например, в отвалах.

Нередко этот процесс необратим, сопровождается сильным преобразованием земель. Строительство домов, укладка асфальта, тротуаров, выкапыванием карьеров, все это пример человеческой деятельности, полностью разрушающей определенные элементы окружающей среды.

Химическое загрязнение почвы

Однако наибольшее влияние на нарушение биологического баланса почвы оказывает химическое загрязнение. Его основные источники – промышленность, сельское хозяйство и транспорт. Воздействие этих отраслей человеческой деятельности может привести к усталости почвы, снижению ее плодородия.

В крайних случаях загрязнение приводит к деградации почвы и растительности — опустыниванию. Примером такой деградации является техническое разрушение почвы.

Промышленные предприятия выбрасывают пыль, содержащую тяжелые металлы (например, свинец, ртуть) и газы (например, соединения серы, азота, хлора). Также источником загрязнения являются сырая нефть и ее производные, радиоактивные вещества. Наконец, на загрязнение в значительной степени влияет захоронение промышленных отходов.

Сельское хозяйство и транспорт, как источники загрязнения почвы

Современные сельскохозяйственные технологии также оказывают значительное влияние на химическое загрязнение почв. Причина – химическая обработка сельскохозяйственных культур. Применяются средства защиты растений – пестициды и токсичные компоненты, содержащиеся в удобрениях и средствах для роста растений.

Особенно негативно влияет на качество почв автомобильный транспорт:

  1. Загрязняет почву и растительность выхлопными газами, содержащими соединения свинца и вредные углеводороды;
  2. Отрицательно влияет на состояние почв из-за вышеупомянутой технической деградации почв, вызванной строительством коммуникационных и транспортных путей.

Последствия загрязнения почвы

Загрязнение изменяет состав и состояние почвы химически, физически и биологически. Чрезмерное использование искусственных удобрений и использование средств защиты растений нарушают течение вегетации растений и ухудшают структуру почвы. Это приводит к снижению плодородия почвы, что, в свою очередь, снижает урожайность. Следствием этого является снижение качества пищи и качества кормов для животных.

Основные последствия загрязнения почвы:

  1. Засоление, несоответствующая реакция (подщелачивание или закисление), сопровождающееся вымыванием питательных веществ, особенно калия;
  2. Ухудшение структуры почвы – пересушивание или заиление;
  3. Снижение плодородия почвы в результате изменения ее физических, химических и микробиологических свойств;
  4. Отрицательное влияние загрязнения почвы на развитие растений и организмов на более высоких уровнях пищевой цепи (на животных и человеке).

Химические загрязнители почвы в результате промышленной деятельности могут проникать через сельскохозяйственные культуры, а затем попадать в организмы животных и людей. Они также могут оказывать прямое влияние на загрязнение поверхностных и подземных вод в результате вымывания вредных веществ из почв.

Читайте также:  Как вычислить кислотность почвы

Техническое и химическое загрязнение разрушает экологическую и эстетическую ценность растительного покрова. Химическое воздействие на состояние почвы изменяет ее pH, вызывая закисление. Подкисление почв приводит к угнетению развития микроорганизмов, а под влиянием процессов разложения органических веществ, выделяются ядовитые вещества.

Пути решения загрязнения почвы

Основные пути решения проблемы загрязнения почвы:

  1. Правильное земледелие с использованием преимущественно натуральных удобрений, рациональное использование искусственных удобрений и средств защиты растений;
  2. Предотвращение эрозии – мелиоративные работы, среднеполевые насаждения, облесение пустошей;
  3. Предотвращение загрязнения почвы из муниципальных источников – сокращение количества отходов и надлежащее управление (сортировка отходов, компостирование, сбор опасных отходов), очистка сточных вод;
  4. Ограничение промышленных источников загрязнения почвы – использование современных экологически чистых технологий и правильное обращение с производственными отходами;
  5. Очистка почвы от токсичных веществ и раскисление закисленной почвы;
  6. Для восстановления загрязненных почв предпринимаются сложные, многоступенчатые меры по восстановлению их полезности – рекультивация почв. Но такой территории требуется много лет, чтобы снова образовался слой почвы.

К сожалению, некоторые химические загрязнители могут оставаться в почве веками, и никакая обработка не может этого изменить. Поэтому, чтобы ускорить процесс удаления токсичных веществ из почвы и их реабилитации, загрязненную почву смешивают с чистой.

Источник

Воздействие атмосферных выбросов на почвы и живые организмы

Из атмосферы вредные вещества осаждаются на земную поверхность, попадают в почву, растения, организмы животных и человека и могут накапливаться там до высоких, опасных для жизни концентраций.

В почву загрязняющие вещества поступают в газовой фазе, в растворе атмосферных осадков и в составе твердых частиц.

В результате почвообразовательных процессов они перераспределяются по почвенному профилю и накапливаются в верхних или нижележащих горизонтах.

Дымовые газы после соединения с водой вносят в почву сернистую и серную кислоты. Соединяясь с основными элементами почвы, эти кислоты образуют сульфаты. В результате сокращается запас питательных элементов и увеличивается кислотность почвенных растворов.

В твердофазных атмосферных выбросах часто повышены концентрации макроэлементов. В пыли цементных печей, например, концентрируются щелочные металлы кальций Са и магний Mg. Попадая в почву, они снижают способность ее поглощать калий, фосфор, микроэлементы, что ведет к поражению растительного покрова.

В почвах вблизи промышленных предприятий интенсивно накапливаются тяжелые металлы; главными источниками их являются машиностроительные предприятия, теплоэлектростанции, автомобильный транспорт.

Вредные вещества из атмосферного воздуха и почвы поступают в растения и оказывают на них негативное воздействие. Загрязнения проникают в растение с поверхности листьев и через корневую систему.

В зависимости от характера, длительности и интенсивности воздействия фитотоксикантов в растениях происходит нарушение физиологических функций, повреждаются и отмирают отдельные группы клеток.

Повреждения растений, вызываемые промышленными выбросами, подразделяются на острые и хронические. В первом случае происходит быстрая, иногда почти мгновенная гибель пораженной растительности, во втором — ее длительная болезнь и постепенное отравление.

Наиболее опасны для растений сернистый ангидрид, фторсодержащие соединения и смог всех видов.

К загрязнению атмосферы очень восприимчивы организмы животных и человека. Вредные вещества попадают в них через дыхательные пути, пищу и воду.

В результате у животных снижается сопротивляемость инфекциям, накапливаются симптомы различных заболеваний.

В городах с мощными источниками атмосферных выбросов число заболеваний людей, обусловленных экологическими причинами, составляет до 70% от общего количества. В малых и средних городах суммарная заболеваемость за счет экологических факторов возрастает не более чем на 10%.

Химические загрязнения несут большой ущерб зданиям и сооружениям, памятникам архитектуры и культуры. Так, ремонт внешней поверхности зданий в городах с интенсивным движением транспорта необходимо проводить в 3 раза чаще, чем в сельской местности.

Загрязнение атмосферы приводит к отрицательным последствиям в глобальноммасштабе: меняется энергетический баланс планеты ввиду изменения альбедо (отражательной способности) земли; уменьшается отражение от запыленных ледников, что вызывает их таяние. В последние годы происходит глобальное повышение температуры атмосферы ввиду постоянного роста содержания диоксида углерода, которое удваивается каждые 23 года.

Читайте также:  Методика определения влажности почвы гост

Взаимодействие и трансформация загрязнений в атмосфере.

Вторичные явления

После выхода из источника загрязнения не остаются в атмосфере в неизменном виде. Происходят физические изменения, особенно в процессе динамических явлений (перемещение и распространение в пространстве, турбулентная диффузия, конденсация, рассеивание и т.д.).

Температурные изменения приводят к конденсации некоторых газов и паров, сопровождающейся образованием туманов и капель.

Происходят изменения и в результате химических процессов, например, химические реакции окисления. Наиболее часто окисляются кислородом воздуха диоксид серы в триоксид, оксид азота в диоксид, альдегиды до органических кислот и т.д.

После длительного пребывания некоторых газообразных загрязняющих веществ в атмосфере они трансформируются в твердые тонкодисперсные частицы: пары кислот после соединения (реакции) с твердыми частицами щелочей (оснований) превращаются в твердые частицы солей, оксиды серы трансформируются в сульфаты, оксиды азота и аммиак — в нитраты.

Солнечное излучение вызывает в атмосфере химические реакции между различными загрязняющими веществами и окружающей их средой.

В результате взаимодействия и трансформации загрязнений в атмосфере возникают вторичные явления: смоги, кислотные дожди, парниковый эффект, разрушение озонового слоя.

Международный термин «смог» является комбинацией слов «дым» (smoke) и «туман» (fog) и применяется для характеристики такого состояния атмосферы, когда видимость понижена, а уровень загрязнений от промышленных выбросов, выхлопных газов автомобилей и продуктов их реакций весьма высок.

Существует два основных типа смогов — восстановительный (типичный для городов типа Лондон) и фотохимический окислительный (типичный для города Лос Анджелеса).

Восстановительный смог — это атмосферное явление, встречающееся в больших промышленных городах и представляющее собой смесь дыма, сажи и диоксида серы. Обычно он достигает максимальных уровней рано утром, при температуре около 0 0 С и высокой влажности и дополняется состоянием инверсии в атмосфере (инверсия — увеличение температуры в восходящем потоке). За счет раздражающего воздействия на бронхи и дыхательные пути он оказывает прямое воздействие на здоровье людей (в Лондоне в 1952 г. под воздействием смога погибло 3000 чел.).

Фотохимический окислительный смог возникает при наличии в атмосфере оксидов азота. Фотохимическое разложение диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода инициирует последующие реакции, в которых участвуют как неорганические (диоксид серы), так и органические (углеводороды) вещества, присутствующие в атмосфере. Конечными продуктами реакций являются озон, формальдегид, акролеин, органические озониды и органические кислоты, которые в совокупности вызывают у людей раздражение глаз и снижение уровня зрения, нарушают процессы вегетации.

Кроме того, фотохимический смог окисляет резину и вызывает быстрое ее старение и разрушение, а также имеет неприятный запах. Образование аэрозолей, одной из составляющих которых является триоксид серы, существенно снижает прозрачность атмосферы.

Фотохимический смог достигает максимального уровня около полудня, при температурах 24. 32 0 С и низкой влажности и дополняется нисходящей инверсией.

Химические реакции с участием некоторых газообразных загрязняющих веществ, основными из которых являются оксиды серы и азота, приводят к образованию в верхних слоях атмосферы кислот и кислотных ионов, вызывающих повышение кислотности осадков — кислотные дожди. Считается, что кислотные осадки на 2/3 обусловлены выбросами SO2 и на 1/3 выбросами NOx.

Выделяющийся при сжигании угля, мазута, нефти, при обжиге на воздухе полиметаллических и других сульфидных руд сернистый газ попадает с отходящими газами в атмосферу и в присутствии паров влаги превращается в неустойчивую сернистую кислоту или окисляется до серной кислоты.

Источниками сернистого газа в атмосфере могут быть и естественные процессы – извержение вулканов, разложение «серных вод», биогенное выделение (CH3)2S из океанских вод, H2S и CS2 из тропических почв и другие. В глобальном масштабе вклад природных источников поступления SO2 не превышает 40%.

Образование оксидов азота из газов воздуха в естественных условиях происходит лишь при грозовых разрядах и в результате деятельности азотфиксирующих и разлагающих белок бактерий. Доля природных процессов в образовании оксидов азота оценивается в 50%.

В промышленности оксиды азота образуются на энергетических предприятиях, на заводах по производству азотной кислоты, при работе автомобильных двигателей. Большой вклад в загрязнение атмосферы вносит и применение азотных удобрений, увеличивающих количество оксидов азота «бактериального» происхождения.

Читайте также:  Самые дорогие лекарственные травы для выращивания

Определенную роль в образовании кислот в атмосфере играют хлор и его соединения. Их гидролиз или фотохимическое разложение приводят к появлению хлороводорода (соляной кислоты).

Кислотные дожди ухудшают здоровье населения, несут летальные последствия жизни в озерах, реках и других водоемах, огромный урон наносят вечнозеленым лесам (еловым, пихтовым, сосновым), разлагают органические соединения в гумусе и вымывают из почвы важные питательные вещества.

Прямо или косвенно кислотные дожди являются причиной загрязнения воды токсичными металлами, резкого усиления коррозии металлических конструкций, механизмов, оборудования, разрушения зданий и исторических памятников.

В последние десятилетия наблюдается разрушение озонового слоя атмосферы Земли вследствие непрерывного воздействия различных факторов физической и химической природы. Озоновый слой, располагающийся на высоте от 18 км (высокие широты) до 22 км (экваториальные области) от поверхности Земли, играет решающую роль в снижении проникающей способности ультрафиолетовой части спектра космических лучей.

В соответствии с суточными колебаниями послеобеденное содержание озона больше утреннего. Максимального значения содержание озона достигает весной, а осенью падает до минимума.

Образуется стратосферный озон в результате воздействия на кислород ультрафиолетовых лучей:

Разрушение озонового слоя происходит главным образом под действием оксидов азота и хлорфторуглеродов (фреонов). Оно особенно значительно над земными полюсами и в зонах полетов космических аппаратов и сверхзвуковой авиации. Уже установлено наличие постоянной «озоновой дыры» над Антарктидой. Летом на средних и высоких широтах в Северном и Южном полушариях озоновый слой истощается так же, как и над Антарктидой.

В 1993 г. наблюдались «мини-дыры» в озоновом слое над северной Великобританией. Весной 1996 г. зарегистрировано уменьшение озонового слоя до 30% над республикой Коми, Архангельской и Кировской областями. В ряде источников сообщалось, что это связано с запусками космических аппаратов с космодрома в Плесецке, находящегося в Архангельской области. По другим источникам причиной послужили застойные явления в атмосфере, т.к. не было переноса озона с северо-востока России, где его образуется больше всего.

В атмосфере озон распределен в большом интервале высот. Если же его собрать при нормальном давлении и температуре 20 0 С в один относительно плотный сферический слой, то его толщина составит всего 2,5. 4 мм.

Реакция разложения озона оксидом азота имеет вид:

Фреоны (CFCl3, CF2Cl2) поступают в атмосферу практически в том же количестве, в каком они заполняли аэрозольные баллоны. Постепенно поднимаясь над поверхностью Земли и достигнув слоев стратосферы, фреоны под действием солнечного ультрафиолетового излучения разлагаются с образованием активных атомов Cl:

Атомарный хлор очень быстро вступает в реакцию с озоном и трансформирует его в обычный кислород:

Прежде чем хлор окажется связанным с каким-либо другим элементом, например, с водородом, может произойти разрушение многих тысяч молекул озона.

Вместе с тем, некоторые ученые полагают, что естественные факторы, например, извержение вулкана, в ряде случаев может привести к более губительным последствиям для озонового экрана, чем антропогенные выбросы фреонов.

Сокращение концентрации озона в озоновом слое может привести к массовым онкологическим заболеваниям кожи у людей, замедлению фотосинтеза и гибели некоторых видов растений.

В результате разрушения стратосферного озона на 25% следует ожидать 35%-ного снижения продуктивной деятельности фитопланктона, который утилизирует в процессе глобального фотосинтеза более половины углекислого газа. Кроме того, ультрафиолетовая радиация подавляет производство фитопланктоном диметилсульфида, играющего важную роль в формировании облачности.

УФ-излучение способно непосредственно поражать икру и мальков рыб.

Непосредственному воздействию УФ-радиации подвергаются фототрофные цианобактерии верхних почвенных слоев, способные утилизировать азот воздуха с последующим использованием его растениями. Таким образом, в результате разрушения стратосферного озона следует ожидать уменьшения плодородия почв.

Наиболее массово выбрасывают в атмосферу озоноразрушающие вещества Япония, Дания, США и другие развитые страны; Россия — на 11 месте.

Парниковый эффект подробно рассматривался в §1 настоящей главы. Здесь можно добавить лишь информацию о вкладе парниковых газов в потепление климата: СО2 — 60%, СН4 — 15%, NОх — 13%, хлорфторуглероды — 12%.

Источник

Adblock
detector