Розподіл земель, зайнятих міськими поселеннями в Україні

Угіддя	Питома частка, %
1	2
Загальна площа	100,0
Включно з сільськогосподарськими угіддями	7,5
3 них: рілля	2,6
багаторічні насадження	0,4
сінокоси	0,6
Пасовища	3,5
Присадибні землі	13,5
3 них: сільськогосподарські угіддя	11,5
городи	2,7
Ліси	8,8
Чагарники	2,0
Болота	0,4
Під водою	3,5
Під дорогами	4,3
Під дорогами, вулицями, площами	38,3
Під суспільними будівлями	10,8
Порушені землі	0,6
Інші землі	8,0
3 них: яри	1,5
оповзні	2,0

Забруднення ґрунтів. Найпоширенішими забрудниками грунтів, що впливають на фізичні й хімічні процеси в грунті, ріст і розвиток рослин, функціонування назем­них і водних екосистем (зокрема, в разі змивання з поверхні у природні водойми сполук нітрогену чи фосфору відбувається евтрофікація), є мінеральні добрива, наф­топродукти, важкі метали, радіонукліди, пестициди. Деякі з них цілеспрямовано вно­сить людина для забезпечення родючості грунту чи з метою захисту рослин, але без урахування доз, кліматичних умов, типу грунту це може спричинити їх надмірне накопичення, пригнічення життєдіяльності рослин і ґрунтової фауни, передачу по лан­цюгах живлення і несприятливий вплив на здоров'я людини. Розглянемо основні забрудники, шляхи їх надходження у ґрунт та дію.

У грунті відбуваються фізичні, хімічні та біологічні процеси, від інтенсивності й співвідношення яких залежить форма, в якій перебувають хімічні елементи їх доступність для рослин, швидкість міграції, стійкість грунтів.

Розподіл хімічних елементів відбувається в результаті:

• вимивання (вилуження) з ґрунту;

• осадження у вигляді малорозчинних карбонатів, сульфідів, фосфатів, силікатів, гідроксидів тощо,

• включення до складу мінералів;

• адсорбції компонентами грунту (грунт має високу вбирну здатність завдяки наявності ґрунтового вбирного комплексу, який діє як йонообмінник і завдяки якому ґрунт називають геохімічним фільтром, що міцно утримує катіони важких металів, перешкоджаючи їх надходженню в підземні води).

Отже, стійкість ґрунту залежить від:

• рН ґрунту;

• вмісту гумусу;

• водоємності та водопроникності;

• гідрологічного режиму;

• типу ґрунту;

• хімічної природи забрудника;

•угруповань рослин, тварин, і мікроорганізмів, які засвоюють, знешкоджують, концентрують чи розсіюють хімічні забрудники, що потрапили до ґрунту.

Техногенні речовини поділяють залежно від об'єкта, на який спрямована їхня дія, на:

• педохімічно активні речовини, здатні впливати на кислотно-основні чи окисно-відновні умови в грунтах (кислоти, луги, карбонати; катіони важких металів, що у грунтових розчинах гідролізують, змінюючи рН середовища, гідрогеносульфур, метан);

• біохімічно активні речовини, які безпосередньо діють на живі організми (пестициди, поверхнево-активні речовини, важкі метали, діоксини).

Зважаючи на це, можна виділити три типи стійкості геосистем (зокрема й ґрунту) — фундаментальні структурні одиниці географічного ландшафту, які об'єднують геоморфологічні, кліматичні, гідрологічні елементи та екосистеми на певній ділянці земної території:

• геохімічна стійкість, або здатність до самоочищення від забрудників;

• фізична стійкість, або стійкість літогенної основи (для ґрунтів — протиерозійна стійкість);

• біологічна стійкість, або відновні та захисні властивості рослинності.

Основні забрудники ґрунтів

Мінеральні добрива. Для компенсації втрат мінеральних речовин ґрунтом із зібраним урожаєм і підтримання родючості земель вносять добрива — азотні, фосфорні та калійні. При їх внесенні не завжди враховують хімічний склад ґрунту, агротехніку культури, терміни й норми внесення, що призводить до накопичення їх у ґрунті та рослинах, надходження у поверхневі води зі стоком. Азотні і фосфорні добрива сприя­ють азотфіксації, активують діяльність ґрунтових бактерій, актиноміцетів, грибів, які руйнують рештки рослин і тварин, формуючи гумус.

Накопиченню нітратів у рослинах сприяють:

• високі дози азотних і органічних добрив;

• затінення в разі загущення посівів;

• надмірна вологість і низька температура, посуха;

• пригнічення рослин засобами захисту;

• ослаблення рослин внаслідок ураження шкідниками та захворювань.

У закритому ґрунті нітрати накопичуються більшою мірою, тому в теплий період знімають поліетиленову плівку, вносять мікроелементи — бор, молібден, кобальт. Рекомендують вирощувати певні сорти овочів, що не накопичують нітрати, зокрема капусту "Амагер", "Подарунок", "Зимовка", помідор "Волгоградський 5195", морк­ву "Шантане 2161", цибулю "Стригунівська".

Крім того, добрива часто містять важкі метали та радіонукліди неузгоджене рішення. 1 т суперфосфату містить 0,7—0,9 кг плюмбуму, 0,3 кг кадмію, невеликі кількості радіоактивних елементів — урану, радію, торію (табл. 6.3).

Таблиця 6.3.

Метали, які входять до складу засобів хімізації сільськогосподарського виробництва

Засоби хімізації	Метали
Фосфорні добрива Хімічні меліоранти: фосфогіпс томасшлак Пестициди Пестициди	Купрум, цинк, кадмій, хром, кобальт, плюмбум, нікель, ванадій, стронцій, уран-238, торій-232, радій-226, плюмбум-210, полоній Манган, стронцій, натрій, калій, барій, рідкоземельні елементи Хром, ферум, плюмбум, кальцій; Меркурій, купрум, ферум, алюміній, цинк, станум, плюмбум, арсен

Іноді для удобрення земель використовують промислові чи господарсько-побутові стічні води і шлами після реагентного очищення вод. Це може вносити в ґрунти окремі види забрудників, найчастіше — важкі метали (РЬ, Zn, Сs, Nі, Со та ін.).

Пестициди. Це збірна назва засобів для боротьби з бур'янами, шкідниками, гриб­ними захворюваннями сільськогосподарських культур тощо. Деякі речовини викори­стовують для одночасного дозрівання врожаю (ретарданти, ауксини), скидання листя перед збиранням (дефоліанти), боротьби з масовим розмноженням водоростей (альгіциди). Найбільше вони потрібні під час вирощування рису, винограду, а також зер­нових і овочевих культур на поливних землях. Окремі пестициди стійкі в довкіллі, здатні до біоакумуляції, токсичні для людей і тварин (спричинюють отруєння, каліцтва, утворення злоякісних пухлин).

Пестициди, які використовують в Україні, поділяють на три групи:

• препарати рослинного, грибного та бактеріального походження;

• неорганічні препарати, до складу яких входять ферум, купрум та ін.;

• синтетичні органічні препарати, що містять хлор, сульфур, фосфор.

У 1983 р. в Росії у сільському господарстві на людину припадало використання 25 кг хімічних добрив; кількість новонароджених із генетичними відхиленнями становила 16,5% від загальної кількості (при 30% генетичних порушень популяції загрожує загибель).

За хімічною природою пестициди поділяють на:

• хлор-, фосфор-, меркурій-, арсенорганічні сполуки;

• похідні сечовини;

• похідні карбамінової, тіо- і дитіокарбамінової кислот;

• похідні фенолу;

• сульфурвмісні та купрумвмісні.

Класифікація пестицидів за величиною ЛД₅₀ (при одноразовому надходженні у травний канал):

• сильнодіючі, ЛД₅₀ < 50 мг/кг;

•високоотруйні, ЛД₅₀=50—200мг/кг;

•середньоотруйні, ЛД₅₀=200—1000мг/кг;

• малоотруйні, ЛД₅₀ > 1000 мг/кг.

Накопиченняя пестицидів визначають за коефіцієнтом кумуляції К (відношення сумарної дози, що призводить до загибелі половини піддослідних тварин при багаторазовому введенні, до дози, яка спричиняє таку саму загибель при одноразовому введенні):

• надакумуляція, К<1

• виражена кумуляція, К=1—3;

• помірна кумуляція, К=3—5;

• слабко виражена кумуляція, К>5.

За стійкістю в довкіллі пестициди поділяють на:

• дуже стійкі (не розкладаються впродовж 2 років);

• стійкі (0,5—1 рік);

• помірно стійкі (1—6 міс.);

• малостійкі (переходять у нетоксичні сполуки впродовж 1 міс.).

Незважаючи на пропаганду відмови від пестицидів, їх виробництво зростає. Експерти ВООЗ вважають, що, попри концентрування пестицидів упродовж 40 років використання хлорорганічних (ДЦТ, гексахлоран) і ∑О років фосфорорганічних (хлорофос, карбофос), кількість хворих на рак не збільшилася і вплив пестицидів мен­ший, ніж стресів, смогу, вихлопів автотранспорту, спалювання сміття.

Пестициди поліпшують якість окремих видів продуктів, наприклад знищують на злакових культурах гриби, які зумовлюють фузаріоз зерна.

З іншого боку, факти протилежні. В Індонезії вважають, що впродовж 20 років пестициди завдали більше шкоди, ніж принесли користі, знищивши не шкідників сільськогосподарських рослин, а їхніх природних ворогів. О.Яблоков наводить факти, коли пестициди стимулюють поширення небезпечних вірусів. На Кубані, де вносять багато пестицидів, діти до 14 років хворіють на туберкульоз у півтора рази частіше, ніж раніше.

Важкі метали – це умовна назва металів, які мають щільність понад 6 г/см³, відносну атомну масу понад 50 а.о.м., більшість з яких токсичні (цинк, кадмій, меркурій, хром, плюмбум, манган та ін.).

Джерела надходження важких металів у грунт: відкритий видобуток корисних копалин; викиди металургійних заводів, хімічних підприємств, сміттєспалювальних фабрик; ТЕС; звалища відходів; атмосферні опади; пожежі тощо.

Метали порівняно легко накопичуються у грунтах, але повільно і важко видаляються з них. Період напіввидалення металів:

• Цинку – до 50 років,

• Кадмію – до 1100 років,

• Купруму – до 1500 років,

• Плюмбуму – до кількох тисяч років.

Середня масова частка металів у грунті, мг/кг:

• ферум – 55000 • ванадій – 20-25

• манган – 5000 • олово - 10

• хром – 3000 • телур - 10

• барій – 500 • плюмбум - 10

• цинк – 10-100 • берилій - 6

• купрум – 2-100 • кобальт – 1-5

• нікель – 10-80 • кадмій – 0,06

Поблизу гірничо-металургійних комбінатів у радіусі 5 км спостерігається висока забрудненість грунтів важкими металами, в радіусі 20-50 км – менша. Іноді виникають “технологічні пустелі”, позбавлені гумусу й рослинності, значною мірою еродовані.

Навколо великих ТЕС забруднення відбувається в радіусі 10-20 км. Важкі метали вимиваються із відвалів зол і шлаків ТЕС, що містять в значних кількостях навіть радіонукліди. Особливо грунт забруднений плюмбумом, що входить до складу палива, поблизу пожвавлених автомагістралей.

Важкі метали у ґрунті можуть:

• утворювати малорухливі форми у вигляді малорозчинних сполук;

• в'язуватися у стійкі розчинні комплекси з численними органічними лігандами, зокрема гуміновими та фульвіновими кислотами;

• мігрувати у вигляді розчинних сполук;

• накопичуватися в рослинах і передаватися по ланцюгах живлен поглинатися ґрунтовим вбирним комплексом;

• потрапляти в організм ґрунтових мешканців.

Важкі метали є протоплазматичними отрутами, токсичність яких зростає зі збільшенням атомної маси.

Механізм токсичної дії катіонів металів різний і зумовлює:

• зниження активності ферментів (купрум, меркурій);

• утворення хелатів (клешнеподібних комплексів) зі звичайними метаболітами та порушення обміну речовин (ферум);

• взаємодію з клітинними мембранами і зміну їх проникності та інших властивостей (кадмій, купрум);

• конкуренцію з хімічними елементами, необхідними для живлення рослин (цинк входить до складу багатьох ферментів і заміщення його кадмієм спричинює порушення функціонування ферментних систем та загибель рослин).

Рослини мають різну стійкість до важких металів. Окремі види здатні накопичувати значні кількості їх, виступаючи в ролі геоіндикаторів. Цю здатність використовують і для очищення ґрунтів від катіонів важких металів.

Важкі метали впливають і на ґрунтову біоту, порушуючи рівновагу, що існує між видами внаслідок їх різної чутливості до забруднення ґрунту. Найстійкіші до важких металів целюлозолітичні бактерії та мікроскопічні гриби.

Нафтопродукти і нафта потрапляють у ґрунт:

• під час видобутку нафти і природного газу;

• у разі аварій нафтопроводів;

• разом зі стічними водами численних галузей промисловості;

• з атмосферними опадами;

• під час роботи техніки на полях;

• змиванням із поверхні автомагістралей, автомийок і транспортних підприємств

тощо.

Вплив вуглеводнів та інших сполук нафти й нафтопродуктів на фізичні, хімічні та біологічні процеси в ґрунті, а також рослини і тварин залежить від:

• їх хімічної природи;

• леткості компонентів;

• густини та в'язкості;

• здатності руйнуватися під дією зовнішніх чинників (сонячного світла, температури, кисню повітря, води, ґрунтового розчину);

•токсичності;

• концентрації;

• кількості тощо.

Нафта при високих концентраціях ізолює поживні речовини від коренів рослин; робить ґрунтову масу гідрофобною; при загустінні утворює асфальтоподібну масу на поверхні ґрунту, яка ускладнює обмін газами і водою між атмосферою та ґрунтом.

Через наявність ароматичних і поліциклічних ароматичних вуглеводнів та інших спо­лук нафта і нафтопродукти токсичні для ґрунтової біоти. Однак у ґрунті є численні бактерії, гриби та інші організми, здатні вибірково руйнувати ті чи інші компоненти нафти, використовуючи їх як джерело карбону для створення біомаси. Нафта з часом руйнується; швидкість цього процесу різна для різних компонентів.

Радіонукліди. Радіаційний фон земної поверхні залежить від радіоактивності гірських порід, які виходять на поверхню. В породах вулканічного походження більше радіоактивних ізотопів, ніж в осадових, хоча сланці та фосфорити мають ще більшу радіоактивність (табл. 6.4).

Таблиця 6.4