4.3.4. Загрязнение почвы тяжелыми металлами

Тревожным аспектом является загрязнение почвы соединениями свинца. На обочинах всех автомобильных дорог уже давно образовались устойчивые геохимические аномалии свинца в почве и в растениях. Среднее содержание свинца в почве оценивается величиной 10 мг/кг с пределами колебаний 2 - 200 мг/кг. Содержание свинца в почвах у автодорог составляет 10 - 600 мг/кг, причем концентрация металла постепенно уменьшается с удалением от края дороги. Сельскохозяйственные продукты, выращенные вблизи шоссейных дорог, содержат в среднем в 5 - 10 раз больше свинца, чем допускается суточной нормой. Особенно активно свинец накапливается в корнеплодах и в капусте, там его в 20 - 25 раз больше , чем в растениях, произрастающих вдали от шоссе. Именно поэтому наблюдается повышенное содержание свинца в молоке коров и коз, которые пасутся недалеко от автострад.

При промышленном получении свинца на каждую добываемую тонну этого иеталла в окружающую среду выбрасывается до 25 кг отходов свинца. При добыче свинца на уровне 2,5 млн. т в год, ежегодный выброс его в атмосферу достигает 60 тыс. т. Этот свинец оседает на почве, а из почвы перекочевывает в растения, т.е. включается в природный круговорот. К опасным загрязнителям почвы относится и ртуть, которая поступает в окружающую среду с отходами целлюлозно-бумажной промышленности, при производстве соды и хлора, при применении ртутьсодержащих пестицидов. Отходы промышленных предприятий часто содержат металлическую ртуть, а также различные неорганические и органические соединения ртути, которые облада­ют еще большей токсичностью, чем металлическая ртуть. Из общемировой добычи ртути в 8800 т около 50 % теряется в процессе ее использования. Суммарные техногенные выбросы ртути в масштабе планеты составляют 4-5 тыс. тонн в год. Это эквивалентно количеству ртути, высвобождаемому на Земле ежегодно из горных пород за счет их естественного выветривания.

4.3.5. Минеральные удобрения и пестициды

Одним из эффективных методов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является применение минеральных удобрений, которые обеспечивают около 50 % общей прибавки урожая. Мировое производство минеральных удобрений достигло объема 150 млн. т в год. Потребление удобрений на душу населения в среднем составляет 27 кг/год. Количество вносимых удобрений в разных странах колеблется в широком диапазоне, кг/га: США - 106, бывший СССР - 122, Великобритания - 380, Германия - 427, Нидерланды - 780., При современной технологии удобрения, растения усваивают не более 50% их внесенного количества, а остатки уносятся водными стоками в ближайшие водоемы и резко нарушают условия развития водных организмов в них. Загрязнение окружающей среды чрезмерным применением азотных удобрений в последнее время становится глобальной экологической проблемой. Нитраты, накопившиеся в биосфере в конечном итоге поступают в организм человека. Там они восстанавливаются до высокотоксичных нитритов, а также до - нитрозоаминов, которые являются канцерогенами.

Неблагоприятные последствия для биосферы и почвенных покровов связаны также с широким применением в сельском хозяйстве пестицидов (ядохимикатов), используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, для регулирования роста и развития сельскохозяйственных культур. Интенсивный рост их использования начался примерно семьдесят лет назад, когда швейцарский химик П. Мюллер, удостоенный в 1948 г Нобелевской премии, установил, что синтезированное им соединение дихлордифенилтрихлорметилметан способно уничтожать разнообразных вредных насекомых. Вскоре это вещество под названием ДДТ стало известно всему миру. Благодаря ему резко уменьшился ущерб, наносимый саранчой и другими насекомыми - вредителями, миллионы людей были спасены от угрозы малярии, разносимой комарами. ДДТ стал родоначальником обширного семейства синтетических пестицидов. Последние в зависимости от объекта подразделяются на гербициды (уничтожение сорных трав), инсектициды (против вредных насекомых), бактерициды (борьба с микробами), фунгициды (с возбудителями грибковых заболеваний), дефолианты ( для удаления листьев) и т.д.

Мировое производство пестицидов превысило 5 млн. т в год, ассортимент их насчитывает 100 тыс. препаратов и непрерывно расширяется и совершенствуется, особенно в последние годы.

Пестициды позволяют не только сохранить и увеличить урожай, но и сократить затраты на выращивание сельскохозяйственных культур и тем самым повысить производительность труда в растениеводстве на 20 - 30%. Сегодня в мире в среднем наносится 0,3 кг пестицидов на 1 га, в США - 1,6 кг/га, в Западной Европе - 3 кг/га, в Молдавии - 12 кг/га, Японии - 20 кг/га. Благодаря применению ДДТ более 1 млрд.человек спасено от малярии.

Однако пестициды оказались коварными помощниками. Впервые человечество убедилось в этом на примере ДДТ, который вредно действует на все организмы, включая водоросли: уже при концентрации препарата в воде всего несколько частей на миллиард падает скорость фотосинтеза. Как и многие другие пестициды, ДДТ обладает кумулятивным эффектом - способностью накапливаться в организме. Переходя по пищевым цепям (от растений к травоядным животным, от них - к хищникам и т.д.) ДДТ концентрируется во много раз, иногда достигая смертельных доз в организме животных, которые непосредственно с ядом никогда не соприкасались. И ДДТ, и другие пестициды обладают мутагенными и канцерогенными свойствами и могут вызывать непредсказуемые изменения генного аппарата.

Накопление ДДТ в трофических целях можно проиллюстрировать следующим примером: концентрация ДДТ в воде 0,00005 ррm → планктон, 0,04 → рыбы, 1,8 → цапля, 3,75 → утка, 22,8 → баклан, 26,4 ррm. Таким образом, концентрация ДДТ в конце трофической цепи возрастает в 500 тыс. раз.

Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге представляют опасность и для самого человека. Подсчитано, что 98 % инсектицидов и фунгицидов, 60 - 95 % гербицидов не достигают объектов подавления, а попадают в воздух и воду, а зооциды создают в почве безжизненную среду. Хотя применение ДДТ уже давно запрещено в большинстве развитых стран, заметные количества препарата все еще содержатся в почвах многих регионов.

Массированная химизация приводит также (и это серьезнейшая проблема) к тому, что многие вредители привыкают ко все увеличивающимся дозам пестицидов. В мире насчитывается уже около 500 видов насекомых устойчивых против одного или нескольких инсектицидов. Химическая же промышленность не успевает достаточно быстро выпускать новые пестициды на смену старым, уже практически бесполезным.

Известно, что на каждый гектар среднестатистического биоценоза приходится: птиц - 0.5.-КГ, грызунов - 4 кг, крупных млекопитающих - 15 кг, насекомых -300 кг, (в период массового размножения бабочек и гусениц - 600 кг, в период размножения саранчи - более 1700 кг). Эти цифры приведены с учетом исключительной плодовитости и прожорливости насекомых. Их быстрая адаптация к новым видам инсектицидов вызывают сомнения относительно целесообразности дальнейшего применения химических средств защиты растений. В настоящее время во многих странах увеличивается число хозяйств, где продукцию выращивают совершенно без применения химии.

Преодоление кризиса, порожденного массовым применением пестицидов, зависит от разумного сочетания различных подходов. Ведутся работы по выделению сортов, устойчивых к сельскохозяйственным вредителям, по введению в естественные популяции насекомых - вредителей генетически модифицированных насекомых, например, стерильных самцов. Другим обещающим направлением является создание бактериальных и вирусных препаратов селективного действия для насекомых - вредителей. И, наконец, разрабатываются пестициды третьего поколения - высокоизбирательные препараты из числа гормонов, антигормонов и других веществ, способных действовать на биохимические системы определенных видов насекомых и не оказывать ощутимого действия на другие виды насекомых.