Защита почв от загрязнения продуктами техногенеза

— влиянием техногенных потоков вещества.

В первом случае районы, где концентрация химических элементов выше или ниже оптимального для живых организмов уровня, называются природными геохимическими аномалиями или биогеохимическими провинциями.

Здесь аномальное содержание элементов обусловлено естественными причинами

— особенностями почвообразующих пород,

— присутствием рудных аномалий.

Во втором случае территории называются техногенными геохимическими аномалиями. В зависимости от масштаба они делятся на

На поверхность почвы ТМ поступают в различных формах. Это оксиды и различные соли металлов, как растворимые, так и практически нерастворимые в воде (сульфиды, сульфаты и др.).

В составе выбросов предприятий по переработке руды и предприятий цветной металлургии — основного источника загрязнения окружающей среды ТМ — большая часть металлов (70—90%) находится в форме оксидов.

Попадая на поверхность почв, ТМ могут либо накапливаться, либо рассеиваться в зависимости от характера геохимических барьеров, свойственных данной территории. Большая часть ТМ, поступивших на поверхность почвы, закрепляется в верхних гумусовых горизонтах. ТМ сорбируются на поверхности почвенных частиц, связываются с органическим веществом почвы в виде элементно-органических соединений, аккумулируются в гидроксидах железа, входят в состав кристаллических решеток глинистых минералов, дают собственные минералы в результате изоморфного замещения, находятся в растворимом состоянии в почвенной влаге и газообразном состоянии в почвенном воздухе, являются составной частью почвенной биоты.

Степень подвижности ТМ зависит от геохимической обстановки и уровня техногенного воздействия. Тяжелый гранулометрический состав и высокое содержание органического вещества приводят к связыванию ТМ почвой. Рост значений pH усиливает сорбированность катионообразующих металлов (медь, цинк, никель, ртуть, свинец и др.) и увеличивает подвижность анионообразующих (молибден, хром, ванадий и пр.). Усиление окислительных условий увеличивает миграционную способность металлов. В итоге по способности связывать большинство ТМ, почвы образуют следующий ряд: серозем > чернозем > дерново-подзолистая почва.

Почва, в отличие от других компонентов природной среды, не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество.

Загрязнение почв ТМ имеет сразу две отрицательные стороны.

— Во-первых, поступая по пищевым цепям из почвы в растения, а оттуда в организм животных и человека, ТМ вызывают снижение количества и качества урожая сельскохозяйственных растений и животноводческой продукции, рост заболеваемости населения и сокращение продолжительности жизни.

Во-вторых, накапливаясь в почве в больших количествах, ТМ способны изменять многие ее свойства.

Изменения затрагивают биологические свойства почвы:

— снижается общая численность микроорганизмов,

— сужается их видовой состав (разнообразие),

— изменяется структура микробоценозов,

— падает интенсивность основных микробиологических процессов и активность почвенных ферментов и т. д.

Сильное загрязнение ТМ приводит к изменению и более консервативных признаков почвы, таких как

Результатом этого является частичная, а в ряде случаев и полная утрата почвенного плодородия.

Механизм токсического действия ТМ на живые организмы состоит в том, что они легко связываются с сульфгидрильными группами белков. В результате нарушается проницаемость мембран и происходит ингибирование ферментов, что ведет к нарушению обмена веществ. В зависимости от геохимических условий производства пища человека как растительного, так и животного происхождения, может удовлетворять потребности человека в минеральных элементах, быть дефицитной или содержать превышающее их количество, становясь более токсичной, вызывая заболевания и даже смерть. Разные ТМ представляют опасность для здоровья человека в различной степени. Наиболее опасными являются Hg, Cd, Pb.

Охрана почв от загрязнения ТМ заключается в следующем. Целесообразнее всего не допускать загрязнения почв ТМ, так как их удаление из почвы — это очень сложная задача. Если же загрязнение уже произошло, то почва требует санации («оздоровления»). По вопросу санации почв, загрязненных ТМ, существует два основных подхода.

Первый направлен на очищение почвы от ТМ. Очищение может производиться путем промывок, путем извлечения ТМ из почвы с помощью растений, путем удаления верхнего загрязненного слоя почвы и т. п.

Второй подход основан на закреплении ТМ в почве, переводе их в нерастворимые в воде и недоступные живым организмам формы. Для этого предлагается внесение в почву органического вещества, фосфорных минеральных удобрений, ионообменных смол, природных цеолитов, бурого угля, известкование почвы и т. д. Любой способ закрепления ТМ в почве имеет свой срок действия Рано или поздно часть ТМ снова начнет поступать в почвенный раствор, а оттуда в живые организмы.

Дата добавления: 2015-11-20 ; просмотров: 1508 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Антропогенные воздействия на почву

Глава 12. АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОЧВУ И ЕЕ ЗАЩИТА

Негативное антропогенное воздействие на почву проявля­ется в ее деградации (ухудшении качества почвы в результате снижения плодородия) и полном разрушении. Эти процессы могут происходить как в результате природных явлений (при­родное изменение условий почвообразования, извержение вул­канов, ураганы и др.), так и в результате нерациональной хо­зяйственной деятельности человека. Явления деградации и полного разрушения почв многообразны.

Водная и ветровая эрозия почв. Водная эрозия – процесс разрушения почвенного покрова под действием талых и дож­девых вод. В результате водной эрозии сокращается или унич­тожается гумусовый горизонт почвы, что приводит к умень­шению содержания гумуса, азота, фосфора, калия и других питательных элементов, а также ухудшению структуры и уп­лотнению почвы. Помимо разрушения наиболее плодородной части почвы водная эрозия сопровождается рядом других неблагоприятных явлений: потеря талых и дождевых вод, умень­шением запасов воды в почве, расчленением полей, заилением рек, оросительных и дренажных систем, других водоемов.

Развитие водной эрозии зависит от ряда факторов: мощ­ность снегового покрова и интенсивность его таяния; количе­ство, интенсивность и величина капель дождевых осадков; характер рельефа; гранулометрический состав и структура почв; наличие и характер растительного покрова.

Ветровая эрозия (дефляция) – процесс разрушения почвен­ного покрова под действием ветра. Водная эрозия распростра­нена преимущественно в районах недостаточного увлажнения и низкой относительной влажности воздуха.

Развитие ветровой эрозии зависит от следующих факторов: характер рельефа; гранулометрический состав и структура почв; наличие и характер растительного покрова.

Виды ветровой эрозии: пыльные бури и повседневная дефля­ция. Пыльные бури повторяются раз в 3-20 лет, уносят до 15– 20 см поверхностного слоя почвы. Повседневная дефляция более медленно, но регулярно разрушает почву.

Промышленная эрозия почв – разрушение почвенного по­крова промышленной деятельностью человека, а именно отчуждение почв городами, поселками, дорогами, линиями электропередачи и связи, трубопроводами, карьерами, водо­хранилищами, свалками и т.д.

Дегумификация почв – уменьшение содержания и запасов органического вещества. Дегумификация наблюдается при рас­пашке целинных почв. Этот процесс наиболее интенсивен в первые 5–10 лет, а через 30–50 лет стабилизируется. Развитие дегумификации определяется соотношением в севооборотах пропашных культур и культур сплошного сева, удельным ве­сом многолетних трав, применением органических и мине­ральных удобрений.

Почвоутомление и истощение почв – процессы, происходя­щие в почвах в результате длительного возделывания одного вида сельскохозяйственных культур. Например, длительное возделывание подсолнечника приводит к обеднению почвы калием.

Вторичное засоление, осолонцевание и слитизация почв. Про­цессы вторичного засоления, осолонцевания и слитизации почв возникают на орошаемых почвах при несовершенных проектах и нарушении правил эксплуатации ирригационных систем.

Вторичное засоление – засоление почв при орошении по­чвы минерализованными водами или пресными водами в ре­зультате подъема уровня минерализованных грунтовых вод.

Вторичное осолонцевание – комплекс процессов, вызван­ных содовым засолением: изменение реакции почвенного ра­створа (рН 9–11), увеличение содержания натрия в составе поглощенных катионов, пептизация коллоидов, повышение мобильности органического вещества, ухудшение водно-фи­зических свойств почвы, прежде всего структуры.

Вторичная слитизация – ухудшение структуры почв вслед­ствие содового засоления.

Причинами деградации орошаемых почв служат бездренаж­ное орошение, большие потери воды на фильтрацию, превы­шение оросительных норм, неконтролируемая подача воды, полив минерализованной водой.

Вторичная кислотность почв – кислотность почв ниже оп­тимальной реакции почв, которая для многих сельскохозяйственных растений находится в интервале рН 5,5–8; вторичная кислотность возникает в результате выбросов в атмосферу соединений кислот промышленного, транспортного и другого происхождения.

Затопление, разрушение и засоление почв водами водохранилищ. Создание водохранилищ сопровождается развитием ком­плекса негативных процессов, приводящих к деградации по­чвенного покрова: затопление пойменных и надпойменных террас, подъем уровня грунтовых вод и подтопление почв, аб­разия берегов и засоление дельт, размыв и уничтожение почв приморских дельт, загрязнение и содовое (щелочное) засоле­ние вод и почв и др.

Промышленное загрязнение почв – результат осаждения паров, аэрозолей, пыли или растворенных соединений поллютантов на поверхность почвы с атмосферными осадками.

Сельскохозяйственное загрязнение почв – результат непра­вильного применения пестицидов, внесение сверхнормальных доз минеральных и органических удобрений, отходов и стоков животноводческих ферм.

Радиоактивное загрязнение почв – накопление в почве радионуклидов в результате ядерных взрывов, аварийных выб­росов на атомных предприятиях, утечки радиоактивных мате­риалов, захоронении отходов атомной промышленности.

Деградация ландшафтов районов с распространением много­летней мерзлоты. Эти территории отличаются крайней неус­тойчивостью к воздействию антропогенных факторов. Неупоря­доченное движение транспорта, перевыпас и другие процессы приводят к нарушению растительного покрова, что обуслав­ливает протаивание мерзлых грунтов, развитие эрозионных процессов, разрушение почвенного покрова.

Разрушение почв военными действиями происходит в резуль­тате передвижения военной техники, строительства фортифи­кационных сооружений, взрывов бомб, снарядов и т.д. Испы­тание и применение ядерного оружия вызывает радиоактив­ное загрязнение почв.

12.2. Защита почв

В целях защиты почв от деградации применяют следующие экозащитные мероприятия:

– защита почв от водной и ветровой эрозии;

– рекультивация нарушенного почвенного покрова;

– защита почв от дегумификации, почвоутомления и ис­тощения;

– защита почв от засоления, осолонцевания и слитизации;

– защита почв от загрязнения продуктами техногенеза (тя­желыми металлами, нефтью, нефтепродуктами, пести­цидами, радионуклидами и т.д.).

Защита почв от водной и ветровой эрозии включает органи­зационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоратив­ные и гидротехнические мероприятия.

Организационно-хозяйственные мероприятия – обоснование и составление плана противоэрозионных мероприятий и обес­печение его выполнения (рациональное распределение земель­ных угодий, почвозащитные севообороты, земледелие полоса­ми, регулирование выпаса скота и др.)

Агротехнические мероприятия включают приемы фитомелиорации (севообороты с многолетними травами, замена чистых паров на занятые, сидеральные и кулисные), противоэрозионную обработку почвы (обработка почв по горизонтали, «кон­турное» земледелие, щелевание и кротование почв, обвалова­ние, безотвальная вспашка с сохранением стерни и пожнив­ных остатков), снегозадержание и регулирование снеготаяния (лесные полосы и кулисы, пахота снега, прикатывание).

Лесомелиоративные мероприятия основаны на создании лес­ных защитных насаждений (ветрозащитные и приовражные лесные полосы, полезащитные лесные и кустарниковые поло­сы поперек склонов и т.д.).

Гидротехнические мероприятия применяют в тех случаях, когда другие приемы не в состоянии предотвратить эрозию и основаны на создании гидротехнических сооружений, обеспечивающих задержание или регулирование склонового стока (террасирование склонов, выполаживание оврагов бульдозе­рами, закрепление склонов оврагов).

Рекультивация земель – мероприятия по восстановлению и оптимизации нарушенных ландшафтов. Она включает комп­лекс горно-технических, мелиоративных, сельскохозяйствен­ных, лесохозяйственных и инженерно-строительных работ, направленных на восстановление нарушенного плодородия земель. На восстановленной территории создаются сельско­хозяйственные угодья, лесонасаждения, водоемы, зоны отды­ха, жилые и промышленные застройки и т. д.

Рекультивация включает три этапа: подготовительный, горно-техническая рекультивация и биологическая рекультивация.

1 этап (подготовительный) предполагает обследование нарушенных территорий: определяют направление рекульти­вации, составляют технико-экономическое обоснование и про­ект рекультивации.

2 этап (горно-техническая рекультивация) включает хими­ческую мелиорацию, если она необходима. Горно-техническую рекультивацию выполняют предприятия, которые ведут разработку полезных ископаемых.

3 этап (биологическая рекультивация) направлен на вос­становление плодородия подготовленных в процессе горно­технической рекультивации земель и превращение их в пол­ноценные лесные или сельскохозяйственные угодья. Наибо­лее дешевым видом освоения рекультивируемых территорий является облесение. Для улучшения свойств верхнего слоя от­валов, для накопления в нем органического вещества и азота перед посадкой деревьев высевают люпин, донник или лю­церну с последующей их запашкой. Деревья сажают саженца­ми в заполненные нетоксичной породой или почвой ямки или борозды. При рекультивации земель в сельскохозяйственные угодья проводят известкование, рыхление до глубины 60 см, внесение удобрений, посев злаково-бобовой смеси. После этого вводят специальный севооборот, где 40-50% составляют мно­голетние травы. После такого севооборота рекультивируемые земли могут быть заняты зональным полевым или кормовым севооборотом.

Защита почв от дегумификации, почвоутомления и истощениявключает следующие мероприятия: применение органических удобрений, известкование кислых почв, использование в се­вообороте многолетних трав, регулирование соотношения в севооборотах пропашных культур и культур сплошного сева, использование щадящей обработки почвы (облегчение машин, минимизация обработки).

Защита почв от засоления, осолонцевания и слитизации. За­щита почв от потерь поливной воды и вторичного засоления включает следующие мероприятия; создание закрытой сети каналов, исключающих фильтрацию; создание дренажных со­оружений, обеспечивающих удержание соленых грунтовых вод на глубине не менее 1,5–3 м; капитальные промывки почв, если они засолены, для удаления солей из корнеобитаемого горизонта; регулярные вегетационные поливы с дренажными водоотводами.

Защита почвот содового засоления и слитости включает следующие мероприятия: химическая мелиорация (внесение гипса), применение физиологически кислых и кальцийсодержащих удобрений, включение в севооборот многолетних трав.

Защита почв от загрязнения продуктами техногенеза (тяже­лыми металлами, нефтью, нефтепродуктами, пестицидами, ра­дионуклидами и т. д.) осуществляется двумя путями. Первый путь состоит в предотвращении попадания загрязняющих ве­ществ в почву. Второй заключается в очищении, тем или иным образом, почвы от загрязнения, которое уже произошло. Очи­щение может производиться путем удаления верхнего загряз­ненного слоя почвы, путем промывок или извлечения загряз­няющих веществ из почвы с помощью растений (для тяжелых металлов и радионуклидов), интенсификации микробного раз­ложения органических загрязнителей (для нефтепродуктов и пестицидов) и т. д. Еще один подход основан на закреплении атомов токсичных элементов в почве, с целью недопущения попадания их в сопредельные среды и живые организмы. Для этого используют внесение в почву органического вещества, фосфорных минеральных удобрений, ионообменных смол и природных цеолитов, бурого угля, известкование почвы и т.д.

Защита почв от избытка удобрений включает следующие ме­роприятия: разработка новых длительно действующих грану­лированных форм удобрений, применение комплексных форм, использование правильных технологий внесения удобрений, соблюдение правил хранения и транспортировки.

Источник