Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Социальная экология. Взаимодействие общества и природы. Учебное пособие
.pdf
§ 13. ЗЕМЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ... 161
В целом продовольственная проблема в современном
мире остается напряженной и имеет тенденцию к резкому обо
стрению в перспективе. Это связано прежде всего с истощени
ем и деградацией почвенных ресурсов в результате эрозии и
повсеместного загрязнения почв. Ухудшение состояния поч
венных ресурсов наблюдается не только на территориях сель
скохозяйственных угодий, но даже и на земельных участках
личных хозяйств, ставших ныне очень распространенными.
Исследования показывают, что в процессе возделывания
садово-огородных культур происходит специфическое загряз
нение почв химическими соединениями, в частности, нитрат
ным азотом, подвижными формами фосфора. Содержание
этих элементов может достигать 6–64 кларков
1
. В целом обна
руживается разбалансировка минерального питания растений:
перегрузка почв нитратным азотом, подвижным цинком и другими металлами при дефиците потребляемого растениями калия. Отсюда становится ясной целесообразность включения
садово-огородных участков в общую систему мониторинга зе-
2
ìåëü
. Это тем более необходимо, что сейчас в России имеется
около 20 млн садово-огородных участков, которые вместе
с приусадебными участками крестьян обеспечивают 52 % продовольственного баланса страны.
Не исключено, что в ближайшем будущем нам придется
создавать Красную книгу по почвенным ресурсам (по аналогии с Красными книгами животных и растений).
Представляется в этой связи интересным опыт создания
Красной книги почв лесных биогеоценозов Среднего По
волжья
3
. Этот опыт может быть использован и в отношении
земель, пригодных для сельскохозяйственного производства.
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Кларки — числовые оценки среднего содержания химических эле
ментов в земной коре (так называемый естественный фон).
2
Изерская Л. А., Цыцарева Л. К. и др. Агроэкологический контроль
почв садово-огородных участков как элемент мониторинга земель //Агрохи
мия. — 1996.—¹6.—С.87–195.
3
Сабитов А. Т. Охрана и создание Красной книги лесных почв Сред
него Поволжья // Развитие научного наследия акад. Н. И. Вавилова. Тезисы
международной научной конференции. — Саратов, 1997. — ×. 1. —
Ñ. 152–155.
-
-
-
162 ГЛАВА V. ПОЧВА
В частности, целесообразны проведение крупномасштабного
почвенного картирования потенциально продуктивных зе
мель, выделение редких и особо охраняемых почв, разработка
перечня мер по охране внесенных в Красную книгу почв, в том
числе выделение почвенных заповедных участков.
Общую стратегию преодоления нарастающего продоволь
ственного кризиса многие исследователи связывают с повы
шением уровня механизации и химизации сельского хозяйст
ва. Однако не менее (если не более) важно увеличение самого
сельскохозяйственного населения. К сожалению, законы ры
ночной экономики ограничивают возможности для примене
ния капитала в этом направлении. Поэтому без радикальной
перестройки самой мировой экономической системы угроза
продовольственного кризиса вряд ли исчезнет. Как справедливо замечает Ж. А. Медведев
1
, самое узкое место в сегодняш-
ней экологической ситуации — дефицит продовольственных
(а отнюдь не минеральных) ресурсов.
Истощение и деградация почвенных ресурсов при одновременном росте населения мира привели к ситуации, когда на
каждого жителя планеты, по некоторым оценкам
2
,остаетсятеперь всего лишь 0,14 га пахотных земель. Между тем для нормального обеспечения продуктами питания на одного человека нужно 0,5–2,0 га почвы (в зависимости от климата). Особенно тревожит то, что для расширения пахотного клина резервов, похоже, больше не осталось.
-
-
-
-
-
-
§ 14. Загрязнение земель
1. Твердые бытовые отходы
Загрязнение почвенного покрова твердыми бытовыми от
ходами или, проще говоря, мусором издавна является неизмен
ным спутником развития человеческой цивилизации. Произ
водство мусора резко возросло в урбанизированных районах
1
Медведев Ж. А. Конец «зеленой революции» // Вестник РАН. —
1998. — Ò. 68.—¹9.—Ñ.821.
2
Новоженов Ю., Лукьянин В. Утопична ли «русская идея»? // Моск
âà. — 1999.—¹7.—Ñ.130–131.
-
-
-
-
§ 14. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ 163
средневековой Европы и с тех пор всегда было одной из «про
цветающих» отраслей. В 1348–1350 годах бытовые отходы
стали причиной самой страшной за все годы человеческой ис
тории эпидемии чумы. Волна «черной смерти» уничтожила
треть населения стран на огромной территории от Исландии
до Индии. В средневековых городах бытовые отбросы и мусор
накапливались прямо на улицах и создавали идеальные усло
вия для размножения болезнетворных микробов и их перенос
чиков — грызунов, особенно крыс. Эпидемии оспы, чумы, хо
леры и других инфекционных заболеваний стали постоянной
угрозой для человечества. Угроза эта отступила от городов Ев
ропы лишь в XVIII веке в связи с успехами в области санита
рии и гигиены, а также благодаря строительству примитивной
канализации и выгребных ям в самых крупных городах.
В XIX веке и особенно в XX веке из-за быстрого промышленного роста и урбанизации росло и «производство» мусора.
Замечено, что объем промышленных и коммунально-бытовых
отходов растет в 10 раз быстрее, чем увеличивается народонаселение планеты. В 20-х годах XX века на среднюю американскую семью приходилось 1,2 кг твердых бытовых отходов
в день. В 1970 году этот показатель вырос до уровня 5,3 кг.
Еще через 10 лет он приблизилсяк9кг.Современныйфранцуз
за год выбрасывает на свалку около 113 кг только одних упаковочных материалов. Причем половину этой массы составляют биологически неразложимые пластмассы. Если бы на пло
щади Согласия в Париже организовать свалку отходов домаш
него хозяйства парижан, то через год здесь выросла бы гора
вдвое выше Эйфелевой башни
1
.
В 1980 году среднестатистический гражданин ФРГ «про
изводил» 150–350 кг твердых бытовых отходов. В 1987 году
этот показатель вырос до 500 кг на душу населения
2
. Все тог
дашнее население ФРГ (около 60 млн человек) поставляло та
ким образом в окружающую среду 300 млн т бытового мусора
в год. Сложенный на Олимпийском стадионе в Мюнхене этот
мусор образовал бы гору высотой около 3 км.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Матье Л. Сбережем землю. — М., 1985. — С. 96–97.
2
Хефлинг Г. Тревога в 2000 году. — М., 1990. — С. 117.
164 ГЛАВА V. ПОЧВА
Несмотря на строительство мусоросжигательных заводов
и полигонов по захоронению мусора, большое количество от
ходов продолжает поступать на городские и пригородные
свалки (часто не санкционированные). Число таких свалок
в окрестностях крупных городов измеряется многими тысяча
ми. Для хранения твердых бытовых отходов приходится отво
дить все большие и большие участки земли. Так, например,
в Москве под бытовой мусор нужно ежегодно выделять учас
ток площадью около 40 га. А с учетом зон «санитарного раз
рыва», имеющих обычно ширину не менее 500 м, эта площадь
вырастает до 170 га. Если бы во всем мире неукоснительно со
блюдались указанные санитарные нормы, то общая площадь
под свалки ежегодно вырастала бы на сотни тысяч гектаров.
Накапливающийся на свалках бытовой мусор и прочие от
ходы не просто портят ландшафт и изымают из хозяйственного оборота значительные земельные ресурсы, но и приводят
к деградации почв, к накоплению в них вредных химических
веществ, которые в процессе инфильтрации отравляют также
грунтовые воды.
Исследования морфологического состава бытового мусора
ряда крупных российских городов (Москва, Санкт-Петербург,
Рязань, Волгоград и др.) показали, что на 36–40 % он представлен пищевыми отходами. Другая весьма значимая часть — бумага, доля которой в бытовом мусоре колеблется от 30 до
36 %. Содержание в мусоре текстиля составляет 3–8 %, стекла — в пределах 2–5 %. Прочие компоненты (дерево, металл,
пластмасса, кости, резина, камни и т. д.) содержатся в бытовых
отходах в количествах от нескольких десятых процентов до
2–3 %.
В целом, мусор большинства городов России в основном
(до 80 %) представлен органическими веществами с общим со
держанием влаги около 50 %. Естественно, что такие отходы
являются благоприятной средой для размножения микроорга
низмов. Коли-титр бытовых отходов, как правило, менее
–6
4 × 10
. Кроме того, в мусоре содержатся обычно яйца гель
минтов.
В условиях мусорных свалок патогенные микроорганизмы
и яйца гельминтов попадают в почву, надолго ухудшая ее са
нитарное состояние. В теплое время года свалки становятся
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
§ 14. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ 165
местом массового выплода мух, способных разносить возбу
дителей заболеваний на значительную территорию вокруг сва
лок.
Перевозка твердых бытовых отходов на свалки происхо
дит с помощью мусоровозов, в которых отходы уплотняются.
Уплотнение мусора происходит и на самих свалках в процессе
его накопления. В результате разложение бытовых отходов,
как правило, происходит при недостаточном доступе воздуха,
в условиях, близких к анаэробным. Продуктом протекающих
при этом биохимических реакций являются жидкие и газооб
разные токсические вещества, отравляющие почву и воздух.
Среди этих веществ обычными являются аммиак, сероводо
род, метилмеркаптан и другие токсиканты. В районе свалок
процессы самоочищения почвы протекают медленно.
2. Засоление почв
Накопление в почве легкорастворимых солей приводит
обычно к явлению засоления почв. Наиболее широко распространены в почвах хлористый натрий (NaCl), сернокислый
натрий (Na
соль), гидраты сернокислого магния MgSO
и MgSO
4
питьевая сода, NaHCO
или сода, Na
) и его гидрат Na2SO4·10H2О (глауберова
2SO4
·7H2O (эпсомит)
4
·6H2О (гексагидрит), гидрокарбонат натрия, или
, кристаллогидрат карбоната натрия,
3
· 10H2O, и некоторые другие соли, обычно
2CO3
в виде гидратов. Эти соли могут находиться в почве в различ
ном составе и на разной глубине. В солончаках они накаплива
ются на поверхности почвы, в автоморфных солонцах —
в нижней части профиля.
Засоление почв приводит к снижению урожайности зерно
вых культур уже при содержании солей 2,5–4,0 мг/л, а овощей
и фруктов — даже при более низком содержании (0,6–
1,3 мг/л). Происходит это потому, что повышение осмотиче
ского давления в почвенных растворах препятствует усвоению
влаги растениями. В условиях засоленных почв растения часто
страдают от засухи даже при высокой влажности почвы.
Растения плохо усваивают такие микроэлементы, как маг
ний и калий, если в почвенном растворе содержится высокая
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
166 ГЛАВА V. ПОЧВА
концентрация катионов кальция Ca2+, а повышенное содержа
ние в растворе натрия затрудняет усвояемость кальция и маг
ния. Содовое засоление почвы ухудшает ее водопроницае
мость. Такая почва с трудом поддается рассолению путем про
мывания.
Проникновение в листья растений содержащегося в поч
вах хлора и натрия вызывает некротические повреждения ли
стьев, если содержание хлора (в расчете на сухую массу) пре
вышает 0,5 %, а содержание натрия — 0,2 %. При этом листья
приобретают бронзовую окраску, нарушаются процессы транс
пирации. Наличие в почвенных растворах заметных количеств
катионов натрия ухудшает, кроме того, физическую структуру
почвы. В результате нарушается ее водный и воздушный ре
жим.
Засоление почв может происходить путем атмосферного
(эолового) переноса солей с территории, где широко распространены соленые озера (особенно при понижении их уровня и
обнажении донных отложений солей). Например, над обнажившимся дном Аральского моря в настоящее время почти постоянно висит соленый туман, который разносится ветром на
сотни километров.
Засоляются почвы, если по каким-то причинам происходит поднятие уровня грунтовых вод до отметки 3,0–1,5 м
и выше. Поднимаясь по почвенным капиллярам, вода испаря
ется, а содержащиеся в ней соли остаются, постепенно накап
ливаясь в корнеобитаемом слое почвы. Происходит, как гово
рят, вторичное засоление почв. Его наиболее частой причиной
является неумеренное или неправильное орошение, особенно
в условиях засушливого и жаркого климата. Причиной вторич
ного засоления почв может быть (хотя и реже) также неправи
льное осушение территории, неумеренный выпас скота на лу
гах, неправильное регулирование паводков и т. д.
Феномен вторичного засоления давно известен в странах
орошаемого земледелия — практически на всем Ближнем и
Среднем Востоке, а также во многих районах Австралии, Ар
гентины, США и Мексики. Особенно широкое распростране
ние данного феномена имеет место на равнинах, плохо дрени
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
§ 14. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ 167
рованных территориях. Плохой дренаж резко ускоряет процес
сы накопления солей в верхнем слое почвы. В результате об
ширные массивы орошаемых земель становятся полностью не
пригодными для сельскохозяйственного использования и их
приходится забрасывать.
Примером вторичного засоления орошаемых земель в Си
бирском регионе может служить территория Алейской ороси
тельной системы, построенной в Алтайском крае в 1939 году.
За 40 лет эксплуатации системы произошел подъем уровня
грунтовых вод до критических отметок. В результате около
80 % территории орошаемых земель подверглись засолению.
3. Подкисление почв
Оптимальный диапазон кислотности почв (измеряемый
показателем pH) колеблется в пределах от 5 до 7. Почвы с показателем pH > 7 относятся к классу щелочных, а с показателемpH<7—кклассу кислых. Причем почвы с кислотностью
5–6 называют слабокислыми, с кислотностью 4–5 — кислыми,
с кислотностью 3–4 — сильнокислыми. Нормальная жизнедеятельность большинства растений имеет место в оптимальном
диапазоне кислотности, то есть в условиях нейтральных
(pH = 7) или слабокислых почв. Кислые почвы имеют низкий
уровень плодородия. Сильнокислые почвы практически бесплодны. Отрицательно влияет на состояние растений также
щелочность почв, для которых характерно ухудшение физиче
ской структуры. Как известно, в почвенном растворе обычно
присутствует ряд свободных органических кислот: винная, му
равьиная, масляная, коричная, уксусная, фульвокислоты и т. д.
Из минеральных кислот на величину pH особенно влияет при
сутствие угольной кислоты (H
в почвенном растворе диоксида углерода (CO
). Причем растворение
2CO3
) стимулирует
2
увеличение степени кислотности почв. Только за счет диокси
да углерода pH раствора может снижаться до 4,0–5,6.
Причинами подкисления почвы могут быть внесение ми
неральных удобрений (особенно, если не проводится известко
вание почв); выщелачивание по тем или иным причинам таких
элементов, как кальций, калий, магний, которые замещаются
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
168 ГЛАВА V. ПОЧВА
в почвенном поглощающем комплексе ионами водорода и
алюминия; воздействия на почву кислотных осадков и т. д.
От степени кислотности почвы в значительной мере зави
сит доступность для растений питательных веществ. Известко
вые почвы, характерные для Средней и Восточной Европы, от
личаются высокой буферностью (сопротивляемостью) различ
ным факторам подкисления почвы, в частности, кислотным
осадкам. Зато подзолистые почвы лесных районов Северной
Европы, имеющие начальную кислую реакцию и легко под
верженные выщелачиванию, обладают меньшей способностью
противостоять влиянию кислотных дождей.
Замечено, что в подкисленных почвах подавляется деяте
льность бактерий и грибков и, соответственно, затормаживает
ся процесс разложения органики. Подавляется также деятельность азотфиксирующих бактерий, а при pH < 5,0 наступает их
гибель. Все это не может не влиять на состояние и развитие
растений.
Следует добавить, что нарастание кислотности почвы ведет к ухудшению ее физических характеристик. Почва теряет
пористость, уплотняется, становится похожей на плотную глину. К корням растений перестает поступать в достаточном количестве воздух.
Опасность подкисления почв на больших площадях, подверженных воздействию кислотных осадков, заключается в том,
что эти процессы практически необратимы. Возможности эф
фективного известкования на огромных лесных массивах
слишком ограничены. К тому же на закисленных территориях
формируются новые экосистемы, которые в рамках круговоро
та веществ «почва – растение» будут стремиться поддержи
вать свойственные ей физико-химические параметры почвы.
Лесные почвы более восприимчивы к воздействию кис
лотных осадков, чем окультуренные. Они делаются особенно
уязвимыми после рубки или стихийных бедствий, поскольку
на освободившихся от леса площадях резко ускоряются про
цессы выщелачивания обменных катионов кальция и магния,
снижаются буферные способности почвы.
Присутствие в почве растворимого алюминия также мо
жет служить признаком ее закисления, поскольку, гидролизуя
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
§ 14. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ 169
воду, алюминий высвобождает ион водорода. Токсичность
алюминия для растений бесспорна. Он блокирует поглощение
корнями растений питательных элементов, тормозит развитие
самой корневой системы.
4. Тяжелые металлы в почве
К тяжелым металлам принято относить металлы с плотно
стью более 5 г/см
3
. В эту группу попадает кадмий, хром, ко
бальт, медь, железо, ртуть, марганец, молибден, олово, цинк,
свинец, никель и некоторые другие металлы.
Тяжелые металлы способны накапливаться в верхних, гу
мусовых, горизонтах почвы, но в результате потребления этих
металлов растениями, а также процессов выщелачивания, эро
зии и дефляции они постепенно удаляются из почвы. Для этого, как правило, требуется большое время. Период, в течение
которого удаляется половина от исходной концентрации металлов (период полуудаления), составляет: для кадмия — от 13
до 110 лет, для цинка — от 70 до 510, для меди — от 310 до
1500, для свинца — от 740 до 5900 лет
1
.
Удерживающая способность почв по отношению к тяжелым металлам тем больше, чем выше емкость катионного обмена (емкость поглощения)
2
. С увеличением емкости снижается доступность металлов для растений. Менее доступными для
растений являются также металлы, входящие в состав слож
ных комплексных соединений, образуемых при взаимодейст
вии с органическим веществом почвы. Поэтому почвы с высо
ким содержанием гумуса, загрязненные тяжелыми металлами,
все же менее токсичны для растений, чем слабогумусирован
ные.
Замечено, что повышение подвижности тяжелых металлов
происходит при внесении в почву физиологически кислых
азотных и калийных удобрений, а при внесении фосфорных
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растени
ÿõ. — Ì., 1989.
2
Емкость катионного обмена (ЕКО) определяется общим количеством
катионов, способных к эквивалентному обмену с катионами взаимодейству
ющего с почвой раствора, и измеряется в единицах мг · экв на 100 г.
-
-
170 ГЛАВА V. ПОЧВА
удобрений их подвижность, напротив, снижается, что объясня
ется образованием труднорастворимых соединений с фосфата
1
ìè
. Отсюда понятно, почему азотные и азотно-калийные
удобрения способствуют увеличению поступления тяжелых
металлов в растения, а фосфорные — снижению.
Снижение подвижности тяжелых металлов в почве проис
ходит также при увеличении содержания в ней карбонатов,
при утяжелении гранулометрического состава почвы, а также
при снижении кислотности почвы. Замечено, что минимальное
поступление металлов в растения происходит при pH = 6,5.
Способность металлов к рассеиванию в биосфере зависит
от многих факторов, в частности, от применяемой технологии
их добычи и переработки, от особенностей использования,
а также от способности металлов улетучиваться при выплавке
из руды. Последнее обычно оценивается по температуре кипения металлов. К металлам с высокими показателями рассеяния
в биосфере относятся ртуть, свинец, кадмий, медь, цинк, олово. Загрязненность почвы свинцом, цинком и медью обнаруживается чаще, чем ртутью, кадмием и оловом, поскольку добыча первых трех элементов более чем на порядок превышает
добычу последних трех элементов.
В большинстве случаев загрязнение почвы тяжелыми металлами происходит в результате атмосферного (эолового) их
переноса в виде аэрозолей с последующим осаждением на поверхность земли.
На территории Европы основными источниками поступ
ления в биосферу цинка являются цинкокадмиевые плавиль
ные заводы, производство железа, стали и ферросплавов, сжи
гание отходов. На эти процессы в совокупности приходится
90 % от общего выброса цинка. Основные источники меди —
медно-никелевые плавильные заводы, сжигание топлива, про
изводство железа, стали и ферросплавов. На них приходится
83 % от общего выброса меди. Источниками кадмия (на 93 %)
-
-
-
-
-
-
-
1
Чижова С. Л., Юмвихозе Э. Влияние осадков сточных вод на содер
жание тяжелых металлов в почвах и в растениях // Вторая открытая город
ская научная конференция молодых ученых г. Пущино, 23–25 апреля 1997 г.
Тезисы докладов. — Пущино, 1997. — С. 210–211.
-
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]