Куренщиков ДК_Экология_лекции_2013_2

Химический состав почвы оказывает влияние на состояние здоровья человека через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве приводит к нарушению обмена веществ, способствует развитию серьезных заболеваний. Впервые это отметил еще академик В.И. Вернадский. В настоящее время установлено, что многие микроэлементы влияют на рост и развитие растений, состояние и функции организма животных, в том числе и человека (табл. 11).

Таблица 11

Влияние некоторых микроэлементов почвы на функциональную деятельность систем человека

При недостатке тех или иных микроэлементов в почве у человека развиваются заболевания, связанные с нарушением костной системы, кровеносно-сосудистой системы, нервной системы и др. (табл. 12).

81

Таблица 12

Заболевания человека, вызванные недостатком или избытком микроэлементов в почве

Недостаток йода в почве ведет к развитию зобного заболевания или эндемический зоб. У детей может привести к слабоумию.

Эндемический зоб характеризуется увеличением ткани щитовидной железы

При высоком содержании фтора у человека и животных зубы поражаются «пятнистой эмалью». При этом заболевании нередко поражается костная система организма (флюороз)

У детей раннего возраста может наблю-

даться метгемоглобинемия, вызванная избытком солей азотной кислоты. Повышенное содержание метгемоглобина в крови (более 1% от общего содержания гемоглобина) способствует развитию тканевой гипоксии19

Таким образом, от химического состава почвы и ее плодородия за-

висит жизнь людей. Почва – великая лаборатория, доставляющая средства производства, пищевые ресурсы, место для поселения лю-

дей и др. Поэтому о почве необходимо заботиться всегда.

19 Гипокси́я (греч. hypo под, внизу + лат. oxy кислород) – кислородное голодание, недостаточное содержание кислорода в тканях организма.

82

7.4.2. Загрязнение почвы

Загрязняющими почву веществами являются канцерогены20. Наиболее распространенными из канцерогенных веществ являются ароматические углеводороды. В эту группу веществ входит до двухсот агентов, обладающих высокой канцерогенностью. Основные источники загрязнения канцерогенами – выхлопные газы автотранспорта, самолетов, выбросы промышленных предприятий. В почву высоко канцерогенные вещества попадают из атмосферы вместе с частичками пыли, а также в результате утечки нефти и ее переработки.

Воздействие человека на литосферу приближается к пределам, переход которых может вызвать необратимые процессы почти по всей поверхностной части земной коры. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т. е. ухудшать свои свойства.

К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно, антропогенного характера.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы: эрозия (ветровая и водная); загрязнение; вторичное засоление и заболачивание; опустынивание; отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства и другие.

Рассмотрим некоторые виды деградации почвенного покрова.

1. Эрозия почвы (лат. erosio разъедание) – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород.

Классификация:

–ветровая эрозия;

–водная эрозия;

–промышленная эрозия (при строительстве и разработке карьеров);

–военная эрозия (воронки, траншеи);

–пастбищная эрозия (при интенсивной пастьбе скота);

–ирригационная (разрушение

почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

20 Канцерогены (лат. cancer рак + genesis происхождение) – химические и биологические вещества, играющие существенную роль в возникновении опухолевых заболеваний как у животных, так и у человека.

83

Настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия или дефляция (лат. deflatio сдувание), охватывающая около 34% поверхности суши.

Ветровая эрозия (дефляция) почв – выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром (рис. 48, 49).

Интенсивность ветровой эрозии зависит:

1)от скорости ветра;

2)устойчивости почвы;

3)наличия растительного покрова;

4)особенностей рельефа и от других факторов.

Огромное влияние на развитие дефляции оказывают антропогенные факторы.

В настоящее время крупнейший источник пыли – осушенное дно Аральского моря. На космических снимках видны шлейфы пыли, которые тянутся в стороны от Арала на многие сотни километров. Общая масса переносимой ветром пыли в районе «Аральской пустыни» достигает 90 млн т в год. Другой крупный пылевой очаг в России – Черные земли Калмыкии.

Водная эрозия почв – разрушение почв под действием временных водных потоков. Как и в случае ветровой эрозии, условия для проявления водной эрозии создают природные факторы, а основной причиной ее развития является производственная и иная деятельность человека.

От степени смываемости верхнего горизонта почвы зависит уровень плодородия, так как в результате смыва изменяются реакция среды, химический состав почв, уменьшаются запасы гумуса и питательных веществ, снижаются активность ферментов, численность микроорганизмов

84

и мезофауны21. Потери гумуса и кальция ведут к разрушению структуры почв, снижению их водопроницаемости и влагоемкости. Таким образом, водная эрозия приводит к значительному понижению плодородия почв или к полному их разрушению.

Основные причины развития водной эрозии – это уничтожение естественной растительности, несоблюдение противоэрозионных мероприятий, низкая культура земледелия, неумеренный выпас скота, неправильная прокладка дорог и т.д. На интенсивность развития эрозии влияют и природные условия: климат, рельеф, растительность, геологическое строение территории, свойства почв.

Из климатических условий большую роль в возникновении эрозии играют количество, режим, интенсивность, продолжительность выпадающих осадков и их распределение по сезонам года, а также температурный режим. Чаще эрозии подвергаются сухие, глубокопромерзающие почвы в регионах с ливневыми дождями, особенно на территориях, лишенных растительности. Сильную эрозию вызывают талые воды, если пересыщены водой маломощные оттаявшие слои почв.

При развитии любого вида эрозии происходит обмеление рек, резко снижается урожайность ценных сельскохозяйственных угодий, нарушается дорожная сеть.

Эффективное средство защиты почв от эрозии – это растительность, так как она принимает на себя ударную силу капель дождя. Корни растений скрепляют почвенные частицы, тем самым препятствуя смыву и размыву почв. Они также способствуют переводу поверхностного стока в почвы. Растения снижают скорость водного потока. Лесная подстилка и

дернина препятствуют заиливанию пор. Растительность дает возможность накопить больше снега и таким образом ослабить промерзание почв, обеспечить лучшее впитывание воды в почву. Нарушение растительного покрова приводит к развитию эрозии. Наиболее интенсивно эрозия проявляется на склонах, лишенных растительности.

Появление новой тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, – одна из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия. Другими негативными антропогенными факторами являются: уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв и т.д.

21 Мезофауна почвы – крупные (от нескольких мм до нескольких см) почвенные беспозвоночные, например, дождевые черви, мокрицы, многоножки, крупные паукообразные, многие насекомые и их личинки, слизни, улитки).

85

Каждую весну с таянием снегов сначала маленькие ручейки, а затем и шумные потоки устремляются по склонам в низины, смывая и унося с собой оттаявшую почву. При бурном снеготаянии в почве появляются промоины – начало процесса образования оврагов.

Овраги, веером расходясь от центрального «канала» балки, разрушают поля, луга, перерезают дороги. Нередко длина балки достигает десятков километров, а оврагов – нескольких километров. Вовремя не остановленный овраг растет вглубь и вширь, захватывая все больше и больше плодородной земли.

2. Опустынивание (аридизация22) – это процесс необратимого изменения почвы, растительности и, в целом, снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению наземной экосистемы в пустыню (рис. 48). Опустынивание происходит главным образом в аридных районах в результате естественных, но в большей степени – антропогенных факторов. В первую очередь, вследствие вырубки лесов, неумеренной эксплуатации пастбищ, нерационального использования водных ресурсов при орошении земель и других видов деятельности. Активная и часто идущая вразрез с концепцией устойчивого развития хозяйственная деятельность человека в аридных регионах, занимающих около 30% площади суши, создала реальную угрозу нарушения экологического равновесия на планете, в связи с превращением этих территорий в бесплодные и опасные для соседних районов земли, еще не затронутых процессом опустынивания.

Рис. 50. Иудейская пустыня. Фото Никитиной Л.И.

По оценкам ООН, опустынивание в перспективе может затронуть более миллиарда человек и около трети всех земель, использующихся в сельскохозяйственных целях. В особенности, это относится к большим

22 Аридизация (лат. aridus сухой) почвы – это сложный и разнообразный комплекс процессов уменьшения увлажненности обширных территорий и вызванного этим сокращения биологической продуктивности экологических систем «почва–растения».

86

частям Северной Африки, Средней Азии, Юго-Восточной Азии, Австралии, частям Северной и Южной Америки, а также к Южной Европе

(рис. 51).

Рис. 51. Карта опустынивания Земли: светло-жѐлтый цвет – низкая угроза опустынивания; жѐлтый цвет – умеренная угроза; красный – очень высокая угроза [32]

Организацией Объединенных Наций в 1994 г. в Париже была принята Конвенция по борьбе с опустыниванием в тех странах, которые испытывают серьезную засуху или опустынивание, особенно в Африке. Задача Конвенции – объединить усилия государственных и общественных организаций на международном, региональном, национальном и местном уровнях по борьбе с опустыниванием, деградацией земель и смягчению последствий засухи. В Конвенции было отмечено, что главной причиной современного роста опустынивания в различных странах мира является экологический кризис, вызванный несоответствием сложившейся структуры хозяйственного использования природных ресурсов с потенциальными природными возможностями ландшафтов, ростом народонаселения, увеличением антропогенных нагрузок, несовершенством социальноэкономического устройства ряда стран. Способствуют росту опустынивания территорий и кислотные дожди. Опустынивание происходит во всех природных зонах мира. Сейчас пустынями антропогенного происхождения занято более 9 млн км2, а из продуктивного использования земель ежегодно выбывает до 7 млн га. Примером современного опустынивания

87

территорий антропогенного происхождения может служить солончаковая равнина осушенной части дна Аральского моря.

ВРоссии этому процессу подвержена территория в 50 млн га. Нерациональное использование земель, в частности бесконтрольный выпас скота, привело к появлению единственной в Европе пустыни «Черные земли» в Калмыкии. При норме выпаса не более 750 тыс. овец здесь постоянно выпасалось 1 млн 650 тыс. Кроме того, на этой территории постоянно обитало свыше 200 тыс. сайгаков. Перегрузка пастбищ превышала норму в 2,5–3 раза. В результате более трети площади пастбищ (650 тыс. га) превращено в подвижные пески. Постепенно калмыцкая степь становится бесплодной пустыней. Специалисты подсчитали, что если процесс будет продолжаться теми же темпами, то через 15–20 лег площадь опустыненных земель в этой республике достигнет 1 млн га.

Учащение засух и, следовательно, недородов, гибель растительности, разрушение почв на значительных территориях связаны между собой, зависят от общей тенденции аридизации суши и усугубляются отрицательными последствиями неразумной деятельности человека.

3. Деградация и загрязнение земель. Острейшей экологической проблемой в России является деградация земель, вызванная загрязнением почвы. Все более опасный характер приобретает захламление и загрязнение земель несанкционированными свалками промышленных, бытовых, сельскохозяйственных и других отходов производств и потребления. Вокруг многих промышленных предприятий земли загрязнены токсичными веществами.

Почвы загрязняются различными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий. Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие. В ряде отраслей сельского хозяйства пестициды применяют в больших количествах для защиты растений и борьбы с сорняками. Ежегодное их применение, часто по несколько раз

всезон, приводит к их накоплению в почве и ее отравлению.

ВРоссии выявлено 730 тыс. га земель с чрезвычайно опасным уровнем загрязнения почв. Самыми мощными источниками загрязнения почвенных покровов являются крупные комбинаты цветной металлургии. В прилегающих к ним землях зарегистрированы высокие уровни тяжелых металлов, относящихся к I классу опасности. Почвенный покров загрязняется на расстоянии 60 км от источника загрязнения. В городах, где расположены предприятия цветной металлургии, загрязнение почвенного покрова превышает ПДК от 2 до 300 раз, при этом на расстоянии 20–30 км от источника загрязнения параметры экосистемы ухудшаются на два порядка, т.е. практически наблюдается мертвая биосфера.

88

Согласно исследованию Института Блэксмита23 по суммарному индексу загрязнения почвенного покрова в России в 2013 г. неблагополучными были названы города Дзержинск и Норильск. В 2006 г. – село Рудная Пристань в Приморском крае. В селе расположен металлургический цех Дальневосточного горно-металлургического комбината (обработка свинца), что создает неблагоприятную экологическую обстановку. В почвах зоны радиусом 5 км вокруг Рудной Пристани наблюдается загрязнение почв: свинцом – 300 ПДК, марганцем – 2 ПДК и т.д. К чрезвычайно опасной категории загрязнения почв относятся города: Белово Кемеровской области, где содержание свинца в почвенном покрове достигает 50 ПДК; Ревда Свердловской области, содержание свинца – до 5 ПДК, ртути – до 7 ПДК.

Загрязнение почв нефтью в местах еѐ добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз. В радиусе 10 км от г. Владимира в западном и восточном направлениях содержание нефти в почве превышало фоновое значение в 33 раза. Фтором загрязнены почвы вокруг городов: Братска, Новокузнецка, Красноярска, где максимальное его содержание превышает региональный средний уровень в 4–10 раз.

Таким образом, часто деятельность людей ведет к экологической катастрофе, сопровождающейся трудно обратимыми, либо вообще необратимыми последствиями, как опустынивание и загрязнение. Следовательно, в таких местах ведение хозяйства любого вида становится невозможным и приводит к опасности тяжелых заболеваний и даже смерти.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1.Выберите правильный ответ. Впервые озоновые дыры были обнаружены:

а) над Антарктидой; б) Северным полюсом; в) экватором; г) Англией.

2.Выберите правильный ответ. Естественной причиной истощения озоносферы является:

а) дегазация Земли через разломы земной коры; б) полеты космических кораблей;

в) поступление в атмосферу фреонов (хлорфторуглеводородов); г) ядерные взрывы.

23 Институт Блэксмита, основан в 1999 г., расположен в городе Нью-Йорк, занимается проблемами экологии и загрязнения окружающей среды. Один из проектов Polluted Places Initiative классифицирует и описывает наиболее загрязненные города мира.

89

3.Выберите правильный ответ. Появлению озона в атмосфере способствовал процесс:

а) фотосинтеза; б) деструкции органических веществ;

в) извержения вулканов; г) насыщения атмосферы азотом.

4.Выберите правильный ответ. Международная конференция ООН (Монреаль, 1987 г.) приняла резолюцию:

а) прекратить полеты сверхзвуковых самолетов; б) сократить выпуск хлорфторуглеводородов к концу века на 50%; в) сократить производство диоксида азота;

г) снизить производство четыреххлористого углерода.

5.Приведите в соответствие международные конференции с решениями по защите атмосферы.

6.Выберите два правильных ответа. К парниковым газам относятся

....................... и ......................:

а) диоксид углерода: б) метан:

в) азот: г) гелий.

7.Выберите правильный ответ. В целом, парниковый эффект для биосферы Земли полезен:

а) тем, что способствует появлению кислорода в атмосфере; б) создал условия для появления млекопитающих; в) образует озоновый экран;

г) «парниковые газы» задерживают длинноволновое тепловое излучение Земли, не дают теплоте уходить в космос.

90