Загрязнение сельскохозяйственных почв пестицидами

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.

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

Загрязнение почвы пестицидами

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДAРСТВEННЫЙ ТEХНИЧEСКИЙ УНИВEРСИТEТ

«Кaфeдрa инженерных проблем экологии»

По учебной дисциплине «Экология»

На тему: «Загрязнение почв пестицидами»

Выполнил: Провeрил:
Студeнт ФЛА гр. МБ-31 Препод. В.В. Ларичкин
________ ______ ______ ______
«____» _________2013 г. «____» ____ _____ 2013 г.

2. Современное состояние почвенного покрова………………………………………..4-5

6. Поведение пестицидов в почве………………………………………………………..7-11

10. Выявление загрязнения почв…………………………………………………………..13-14

11. Последствия применения пестицидов…………………………………………………14-15

12. Защита почв от загрязнения…………………………………………………………….15-17

14. Список используемой литературы……………………………………………………..19

почвенный пестицид загрязнение гербицид

Плодородные земли, подаренные человеку, – это действительно сокровище, не менее, а даже более ценное, чем угольные пласты, нефтяные залежи, золотые жилы. Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность кумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях. По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20 – 30 млрд. т. твёрдых отходов, из них 50 – 60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера – около 1 млрд. т.

Земельные ресурсы играют большую роль в агропромышленном комплексе России. В настоящее время земельные ресурсы сильно истощены, причина тому – экология и связанные с ней проблемы. В данной работе сделана попытка изучить одну из наиболее важных на сегодняшний день проблем землепользования – загрязнение почв пестицидами и обозначить некоторые пути ее решения.

Почвенный покров вместе с его микромиром играет роль универсального биологического сорбента, тарификатора и нейтрализатора загрязнений, минерализатора различных органических веществ. Свойства почвы во многом определяются составом и численностью населяющей ее микрофлоры и микрофауны, устойчивостью почвенных микроорганизмов к внешним воздействиям, в том числе и к воздействию пестицидов. Бесконтрольное применение пестицидов может уже при жизни нашего поколения вызвать необратимые качественные сдвиги в среде обитания человека.

Современное состояние почвенного покрова

Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности. Использование с этой целью продукции океана, гидропоники или искусственно синтезируемых веществ не может, по крайней мере в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова – обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.

Вместе с тем почвенный покров является естественной базой для поселения людей, служит основой для создания рекреационных зон. Он позволяет создать оптимальную экологическую обстановку для жизни, труда и отдыха людей. От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих в почвах химических и биохимических процессов зависят чистота и состав атмосферы, наземных и подземных вод. Почвенный покров – один из наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и человечества в целом. Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле над использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов.

Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию. Из всех оболочек Земли почвенный покров – самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80-100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 15-20 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Даже чернозем потерпел за последние 100 лет весьма существенные изменения, вызывающие тревогу и обоснованные опасения за его дальнейшую судьбу. Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, детергентами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.

Пестициды. Общие сведения

Пестициды – это в основном органические соединения с малым молекулярным весом и различной растворимостью в воде. Химический состав, их кислотность или щелочность, растворимость в воде, строение, полярность, величина и поляризация молекул – все эти особенности вместе или каждая в отдельности оказывает влияние на процессы адсорбции-десорбции почвенными коллоидами. Принимая во внимание названные особенности пестицидов и сложный характер связей в процессе адсорбции-десорбции коллоидами они могут быть разделены на два больших класса: полярные и неполярные, а не вошедшие в эту классификацию, например, хлорорганические инсектициды – на ионные и неионные.

Пестициды, которые содержат кислотные или основные группы, либо ведут себя при диссоциации как катионы, составляют группу ионных соединений. Пестициды, не обладающие ни кислой, ни щелочной реакцией составляют группу неионных соединений.

На характер химических соединений и способность почвенных коллоидов к адсорбции и десорбции оказывает влияние: природа функциональных групп и групп замещения по отношению к функциональным группам и степень насыщенности молекулы. На адсорбцию молекул пестицидов почвенными коллоидами значительное влияние оказывает характер молекулярных зарядов, причем определенную роль играет полярность молекул. Неравномерное распределение зарядов увеличивает диссиметрию молекулы и ее реактивность.

Почва в основном выступает в качестве преемника пестицидов, где они разлагаются и откуда постоянно перемещаются в растения или окружающую среду, либо в качестве хранилища, где некоторые из них могут существовать много лет спустя после внесения.

К пестицидам (от лат. реstis – зараза, caedo – убиваю) относится комплекс химических препаратов, предназначенных для борьбы с животными и растениями – это различные инсектициды, гербициды, фунгициды и т.п. Подобные вещества в больших количествах поступают почти во все экосистемы.

В зависимости от характера использования пестициды разделяются на следующие группы:

Гербициды – для борьбы с сорными растениями

Альгициды – для уничтожения водорослей и другой водной растительности

Арборициды – для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой

Фунгициды – для борьбы с грибными болезнями растений

Бактерициды – для борьбы с бактериями и•бактериальными болезнями

Инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми

Акарициды – для борьбы с клещами

Зооциды – для борьбы с грызунами

Лимациды – для борьбы с моллюсками

Нематоциды – для борьбы с круглыми червями

Афициды – для борьбы с тлями

К пестицидам относятся также химические средства торможения роста растений, препараты для удаления листьев (дефолианты) и подсушивания растений (десиканты).

Применение пестицидов резко снижает потери урожаев сельскохозяйственных культур, сокращает затраты в сельском хозяйстве в 2-3 раза, позволяет ежегодно экономить сельскохозяйственную продукцию на 10-12 млрд.р. Высокая экономическая эффективность пестицидов обусловливает неуклонный рост масштабов их применения. Годовое производство пестицидов в мире к настоящему времени превысило 2 млн.т; мировой ассортимент пестицидных препаратов насчитывает более 100 тыс. наименований на основе более чем 700 химических веществ, принадлежащих к самым различным классам органических и неорганических соединений.

Признавая несомненный положительный эффект химического способа борьбы с сорной растительностью, следует учитывать возможное побочное действие гербицидов на другие компоненты природных экосистем: животный мир, культурные и полезные дикорастущие растения, атмосферу, почвы, водоемы. Нежелательные последствия возникают чаще всего при систематической обработке больших площадей и связаны с появлением как токсикологических, так и экологических проблем. Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и их метаболиты, способные накапливаться и сохраняться в природной среде до нескольких десятков лет. При определенных условиях метаболиты пестицидов могут образовывать метаболиты второго порядка, роль, значение и влияние которых на окружающую среду во многих случаях остаются неизвестными.

Поведение пестицидов в почве

Пестициды – тонкодисперсные вещества – в почве подвержены многочисленным воздействиям биотического и небиотического характера, некоторые определяют их поведение, преобразование и, наконец, минерализацию. Тип и скорость преобразований зависит от: химической структуры действующего вещества и его устойчивости, механического состава и строения почв, химических свойств почв, состава флоры и фауны почв, интенсивности влияния внешних воздействий и системы ведения сельского хозяйства.

Для правильного понимания поведения пестицидов и любых других химических соединений в почве необходимо рассмотреть хотя бы важнейшие факторы, влияющие на миграцию, разложение, активность и продолжительность их сохранения в почве.

Вещества с высоким давлением паров сравнительно легко испаряются с поверхности почвы и далее в зависимости от строения с большей или меньшей скоростью подвергаются фотохимическому разложению или окислению под влиянием солнечного освещения, причем чем выше температура, тем быстрее происходит испарение вещества и его фотохимическое разложение. На скорость испарения существенное влияние оказывают также скорость движения воздуха над поверхностью почвы и состав почвы. Состав почвы оказывает существенное влияние на испарение вещества, поскольку меняется сорбирующая способность, и соответственно чем выше такая сорбирующая способность почвы для данного вещества, тем медленнее идет из данной почвы его испарение. В такой же степени сорбирующая способность почвы оказывает влияние и на вымываемость вещества в нижние слои почвы, как это уже отмечалось выше.

Разумеется, на персистентность пестицидов в почве большое влияние оказывает химическая стабильность вещества, в частности легкость гидролиза. Гидролиз водой является одним из наиболее важных процессов, который в большинстве случаев приводит к разложению пестицидов с образованием менее токсичных соединений. Для легкогидролизуемых веществ большое значение имеет влажность почвы: наиболее легко гидролиз пестицидов протекает во влажных почвах. Многие вещества, кроме того, легко окисляются кислородом воздуха; это особенно часто происходит в случае производных тио- и дитиофосфорной и фосфоновой кислот, а также при наличии в молекуле пестицида сульфидных и других легко окисляющихся групп. Отметим, что простое окисление в случае производных тионфосфорной и тиолфосфоновой кислот, как правило, приводит к получению более токсичных для позвоночных соединений, но после их гидролиза образуются вполне безопасные вещества.

Большое влияние на персистентность химических соединений в почве оказывают различные почвенные микроорганизмы, для которых пестициды нередко являются источником углерода. Даже очень стойкие в химическом отношении соединения разлагаются микроорганизмами почвы. Во многих случаях такое разложение начинается не сразу, а через некоторое время, необходимое для приспособления микроорганизмов к разрушению данного химического соединения. Наиболее легко разлагаются микроорганизмами почвы соединения алифатического ряда, а также гидроксилсодержащие соединения. Алкоксилированные ароматические соединения разлагаются несколько медленнее, но все же быстрее, чем вещества, не содержащие в ароматическом ядре в качестве заместителя кислорода, серы или азота. Как правило, ароматические соединения, не содержащие таких заместителей (групп), под влиянием микроорганизмов гидроксилируются и далее происходит разрушение ароматического ядра. Отметим, что и процесс разложения фенолов, аминов и сульфидов ароматического ряда также в большинстве случаев начинается с гидроксилирования ароматического ядра.

Большинство гетероциклических соединений также сравнительно легко разрушается микроорганизмами почвы. Однако некоторые классы гетероциклических соединений, как, например, пиримидины, бензимидазолы и другие, разрушаются очень медленно.

В разрушении химических соединений в почве принимают участие самые различные микроорганизмы, в том числе бактерии, грибы и актиномицеты.

Разрушение химических соединений в почве протекает и под влиянием растений, которые могут поглощать из почвы некоторые вещества и перерабатывать их в простейшие продукты или некоторые другие метаболиты, образующие с веществами растений коньюгаты.

Как уже отмечалось, на продолжительность сохранения пестицидов в почве существенное влияние оказывает температура: чем выше температура почвы, тем быстрее происходит разложение препаратов, как под влиянием химических факторов (гидролиз, окисление), так и под влиянием микроорганизмов и других обитателей почвы.

Как видно из табл. 1, ускорение разложения пестицидов с температурой зависит также от природы вещества, однако во всех случаях повышение температуры почвы существенно ускоряет процесс разложения пестицидов. В связи с этим при применении пестицидов необходимо учитывать не только характер почвы, но и температуру и влажность.

Источник