Реферат: Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

Выпахивание увеличивает эрозию почвы, уменьшает ее влагоудерживающую способность, инфильтрация и аэра­ция также уменьшаются.

Перевыпас уничтожает травяной покров. За счет указанных действий произошло опустынива­ние 61% плодородных земель засушливых районов, в част­ности: в Южной Африке — 80%, Западной и Южной Азии — 82—83%, азиатской части бывшего СССР — 55% и т. д. Еже­годно превращается в пустыню 6 млн га природных почв.

Сведение лесов. Лесной покров особенно эффективно предохраняет почву от эрозии и удерживает почвенную вла­гу, так как принимает на себя удары дождевых капель и позволяет впитываться в рыхлый, пахотный слой почвы, покрытый опалом. Кроме этого леса эффективно усваива­ют элементы питания, освобожденные при разложении дет­рита, т. е, рециркулируют их. Следовательно, вырубка леса не только приводит к эрозии почвы, но и обедняет ее био­генный состав. Сведение лесов происходит по трем основ­ным причинам: освоение новых территорий под сельскохо­зяйственные угодья, получение древесины для строитель­ства и бумажной промышленности, использование в каче­стве топлива.

К потере почвы приводит и ее орошение — искусст­венное снабжение водой пахотных земель. Орошение приводит к существенному увеличению сельскохозяйственной продукции в регионах, где осадков выпадает недостаточно, но часто приводит к засолению почвы (т. е. солености по­чвы, выходящей за пределы устойчивости растений), по­скольку даже очень хорошая поливная вода содержит со­лей 500—600 мг/л. При испарении воды из почвы и транспирации через листья растений растворенные в воде соли остаются в почве. 30% орошаемых земель уже засолены. Засоление почвы приводит к ее опустыниванию (азиатская часть СССР засолена на 30%, в США — на 22%, в Китае — на 30%). Одной из причин падения богатейшей когда-то Рим­ской империи было засоление и опустынивание ранее бо­гатых пахотных земель.

Процессы выветривания и почвообразования сильно зависят от климата и состава материнской породы. Если ско­рость эрозии не будет превышать скорости формирования почвы, то потери почвы не произойдет. Однако в большин­стве агроэкосистем этот баланс нарушен, поскольку ско­рость эрозии в 2—10 раз выше допустимой.

В настоящее время эрозия почвы набирает силу, по­скольку рост населения и экономические трудности застав­ляют людей вырубать леса, распахивать склоны гор и ма­лопригодные засушливые территории, использовать мето­ды интенсивного земледелия, которые ненадолго повыша­ют урожай за счет дополнительной эрозии.

Почвенный покров накапливает информацию о происходя­щих процессах и изменениях, т. е. почва является своеобраз­ным индикатором не только сиюминутного состояния сре­ды, но и отражает прошлые процессы. Поэтому почвенный (агроэкологический) мониторинг имеет более общий ха­рактер и открывает большие возможности для решения про­гностических задач. Основными показателями, которые оцени­ваются в процессе агроэкологического мониторинга, являются следующие: кислотность, потеря гумуса, засоление, загрязнение нефтепродуктами.

Кислотность почв оценивается по значению водородно­го показателя (рН) в водных вытяжках почвы. Значение рН измеряют с помощью рН-метра, иономера или потенциометра. Оптимальные диапазоны рН для растений от 5,0 до 7,5. Если кислотность, — т. е. рН меньше 5, то прибегают к известкова­нию почв, при рН более 7,5-8 используют химические средства для снижения рН.

В настоящее время контроль за содержанием гумуса вхо­дит в число первоочередных задач. Изменение количества ор­ганического вещества в почве не только связано с изменением . почвенных свойств и их плодородия, но и отражает влияние внешних негативных процессов, вызывающих деградацию почв.

Содержание гумуса определяют по окисляемости органиче­ского вещества. К навеске почвы добавляют окислитель (чаще всего хромлик) и кипятят. При этом органическое вещество, вхо­дящее в состав гумуса, окисляется до CO2 и Н2О. Количество из­расходованного окислителя определяют либо титрометрическим методом, либо спектрофотометрическим. Зная количество оки­слителя, определяют количество органического вещества.

В последнее время применяют анализаторы углерода, в кото­рых происходит сухое сжигание органического вещества в токе кислорода с последующим определением выделившегося СО2.

Антропогенное засоление почв проявляется при недоста­точно научно обоснованном орошении, строительстве каналов и водохранилищ. Химически оно проявляется в увеличении со­держания в почвах и почвенных растворах легкорастворимых солей — это NaCI, Na 2SО4, MgCI2, MgS04. Наиболее простой метод обнаружения засоления основан на измерении электриче­ской проводимости. Применяют определение электрической про­водимости почвенных суспензий, водных вытяжек, почвенных растворов и непосредственно почв. Этот процесс контролиру­ется путём определения удельной электрической проводимости водных суспензий с помощью специальных солемеров. При кон­троле за загрязнением почв нефтепродуктами решаются обычно три основные задачи: определяются масштабы (площа­ди) загрязнения, оценивается степень загрязнения, выявляется наличие токсичных и канцерогенных загрязнений.

Первые две задачи решаются дистанционными методами, к которым относится аэрокосмическое измерение спектральной отражательной способности почв. По изменению окраски или плотности почернения на аэрофотоснимках можно определить размеры загрязнённой территории, конфигурацию площади за­грязнения, а по снижению коэффициента отражения оценить степень загрязнения. Степень загрязнённости почв можно опре­делить по количеству содержащихся в почве углеводородов, ко­торое определяется методами хроматографии.

Загрязненность почв неорганическими ионами и нехватка по­лезных органических, избыток пестицидов и других вредных ми­неральных добавок приводят к снижению урожайности и каче­ства сельскохозяйственных культур, а также эрозии и дефляции почвы. При этом традиционные удобрения и методы внесения их в почву являются весьма затратными. (По мнению специалистов США, на производство стакана молока необходимо расходовать в настоящее время стакан дизтоплива).

Вместе с тем имеются безграничные, возобновляемые ресур­сы удобрений, содержащие необходимые питательные элементы для сельхозкультур и близкие, а иногда и превышающие по ка­честву органические удобрения (например: осадки сточных вод станций аэрации). Широкому применению их в сельском хозяйстве препятствует бактериальная зараженность и содержание тяжелых металлов. Если первое препятствие (технически и ор­ганизационно) в целом разрешимо, то второе — требует новых подходов, основанных на биотехнологических приемах.

В настоящее время в России и за рубежом проводится боль­шая работа по селекции и получению методами генетической ин­женерии микроорганизмов, способных при внесении их в почву вместе с осадками продуцировать полимеры, переводящие тяже­лые металлы в неподвижные формы, и осуществляющие одно­временно процесс азотфиксации (усвоение атмосферного азота).

Уже не одно десятилетие насчитывает опыт применения красного калифорнийского червя для получения биологически ценного удобрения (биогумуса) из клетчаткосодержащих и ши­рокого спектра органических отходов, а также для улучшения структуры почв, аэрирования. Прошедший через червя гумус обогащен всеми необходимыми аминокислотами, микроэлемен­тами.

Одним из наиболее распространенных и стойких загрязнений земель является нефть. Естественная микрофлора, адаптируясь, способна разрушить загрязнения такого типа. Смешение загряз­ненной нефтью почвы с измельченной сосновой корой ускоряет на порядок скорость разрушения нефти за счет способности микро­организмов, существующих на поверхности коры, к росту слож­ных углеводородов, входящих в состав сосновой смолы, а так­же адсорбции нефтепродуктов корой. Такой биотехнологический прием получил название «микробное восстановление загрязнен­ной нефтью почвы».

Не менее перспективным и эффективным является бактери­альный препарат «Путидойл», промышленный выпуск которо­го освоен в г. Бердске Свердловской области. Препарат пред­ставляет собой лиофилизированную (высушенную при низких температурах под вакуумом) и дезинтегрированную клеточную массу бактерий рода Pseudo — топаз. Конкретные параметры и технология выращивания клеточной массы бактерий являются коммерческим секретом, ноу-хау авторов, но эффект огромный. Внесение путидойла на загрязненные места (территории) с неф­тью и нефтепродуктами позволяет через 1-3 суток полностью разрушить загрязнения до конечных продуктов (воды и углеки­слоты) и восстановить естественные свойства почв.

Заключение

Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных  отраслей промышленности. Использование с этой целью продукции океана, гидропоники или искусственно синтезируемых веществ не может, по крайней мере в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова – обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.

Вместе с тем почвенный покров является естественной базой для поселения людей, служит основой для создания рекреационных зон. Он позволяет создать оптимальную экологическую обстановку для жизни, труда и отдыха людей. От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих в почвах химических и биохимических процессов зависят чистота и состав атмосферы, наземных и подземных вод. Почвенный покров – один из наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и человечества в целом. Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле за использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов.

Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию. Из всех оболочек Земли почвенный покров – самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80-100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 15-20 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами,  усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.

Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.   ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ. Учебник. Арустамов Э.А. Издательский дом "Дашков и Ко". М – 2000.

2.   ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ.  В.Д. Валова. Издательский дом "Дашков и Ко". М – 2001.