Загрязнение почвенного покрова

Почва является индикатором многолетних природных процессов, и ее состояние – это результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения. Выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, орошение земель загрязненными водами, нарушение технологических требований при добыче, переработке и использовании нефтепродуктов, многочисленные аварии на нефтепроводах, несбалансированное применение минеральных удобрений и пестицидов приводят к загрязнению почв, ухудшению их физического и химического состояния и в результате к снижению плодородия. Свойством же плодородия определяется огромная роль почвы в природе как источника существования и эволюции жизни на Земле. Загрязнение почв оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье населения, так как вредные вещества по трофическим цепям могут попадать в организм человека.

Основная часть загрязняющих веществ поступает в почвы с атмосферными осадками, с мест складирования промышленных и бытовых отходов, с удобрениями и пестицидами, вносимыми в почву. Особую опасность представляет загрязнение почв тяжелыми металлами, которое может быть обусловлено геохимическими аномалиями, но чаще всего происходит за счет выбросов промышленных предприятий, в первую очередь металлургических заводов, и за счет выхлопных газов автотранспорта. Тяжелые металлы участвуют в биологических процессах, входя в состав многих ферментов и оказывая токсическое воздействие на организм человека даже при низких концентрациях. По степени опасности тяжелые металлы делятся на три класса: I– мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, фтор; II– бор, кобальт, никель, молибден, сурьма, хром; III – барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций.

Свинец по степени воздействия на живые организмы отнесен к классу высокоопасных веществ. В Российской Федерации в организм человека большая часть свинца (85%) поступает с продуктами питания.

Воздействие свинца нарушает функции женской и мужской репродуктивной системы, что приводит к росту числа выкидышей и врожденных заболеваний. Особенно негативно влияет свинец на здоровье детей, в организм которых он попадает уже в утробе матери, так как обладает способностью проникать через плаценту, а также накапливаться в грудном молоке. Свинец оказывает влияние на нервную систему, что приводит к снижению интеллекта; на сердечно-сосудистую систему, вызывая заболевания сердца; нарушает двигательную активность, координацию движений, слух.

Не менее вредно для человека и воздействие других тяжелых металлов. Влияние ртути проявляется в нарушении функции клеток и их гибели. На первой стадии наблюдается нарушение функций нервной системы и почек, высокие концентрации ртути в организме вызывают параличи, болезнь Миномата. Большие дозы кадмия снижают адсорбцию кальция костной ткани, приводя к самопроизвольным переломам костей, возможны и генетические изменения в организме. Систематическое поступление цинка в организм приводит к воспалительным явлениям в легких и бронхах, циррозу поджелудочной железы и расстройствам углеводного обмена, анемии, нарушениям сердечной и репродуктивной деятельности. Медь вызывает функциональные нарушения нервной системы, печени, почек, снижение иммунитета.

В 1999 г. Росгидрометом был проведен эколого-токсикологический анализ почв 34,4 млн га сельскохозяйственных угодий (из имеющихся 221,1 млн га) на содержание тяжелых металлов. В результате обследования выявлено 1,1 млн га земель, загрязненных тяжелыми металлами, доля почв, загрязненных элементами первой группы опасности (высокоопасные вещества), не превысила 2%,а загрязнение почв ртутью, относящейся к этой группе, практически не выявлено. Доля почв, загрязненных медью, относящейся ко второй группе опасности (умеренно опасные вещества), составила 3,8%, загрязнение остальными элементами этой группы менее значительно. Среднее содержание тяжелых металлов в пахотном горизонте обследованных почв в основном не выше 0,5 ПДК. Превышение ПДК тяжелых металлов в почвах отмечено в Бурятии, Дагестане, Краснодарском и Приморском краях, а также в Иркутской, Сахалинской, Костромской, Читинской, Мурманской, Оренбургской, Кемеровской областях.

Многолетние наблюдения за содержанием тяжелых металлов в почвах 200 населенных пунктах России показало, что к чрезвычайно опасной категории загрязнения относятся земли 0,5% обследованных населенных пунктов, к опасной категории загрязнения – 3,5, к умеренно опасной категории загрязнения – 8,5% (табл. 5). Почвы остальных 87,5% населенных пунктов можно отнести к допустимой категории загрязнения, хотя практически во всех городах отдельные участки имеют более высокую категорию загрязнения тяжелыми металлами, чем в целом по городу. Как правило, самыми мощными источниками загрязнения почв тяжелыми металлами в городах являются комбинаты черной и цветной металлургии, а в сельской местности – минеральные удобрения, содержащие тяжелые металлы в качестве примесей. Так, в городе Рудная Пристань, где расположен завод по выплавке свинца, содержание свинца в почве в 300 раз превышает ПДК.

Таблица 5. - Список городов России с различными категориями загрязнения земель тяжелыми металлами

Город	Приоритетный техногенный металл
Чрезвычайно опасная категория загрязнения
Норильск	Никель, медь
Опасная категория загрязнения
Белово	Цинк, кадмий, свинец, медь
Горняк	Кадмий, цинк, свиней
Кировоград	Цинк, свинец, медь, кадмий
Мончегорск	Никель, медь
Реж	Никель, кадмий, кобальт, цинк
Рудная Пристань	Свинец, кадмий, цинк, медь
Санкт-Петербург	Свинец, олово, цинк, медь, никель
Умеренно опасная категория загрязнения
Алапаевск	Никель, хром, цинк, медь
Асбест	Никель, хром, цинк, медь
Березовский	Цинк, свинец
Верхняя Пышма	Медь, цинк, кобальт
Дальнегорск	Свинец, цинк, медь
Екатеринбург	Цинк, свинец, медь
Комсомольск-на-Амуре	Цинк, свинец, медь, никель
Медногорск	Свинец, медь, олово, кобальт
Москва	Свинец, цинк, медь
Невьянск	Медь, цинк, свинец
Нижний Тагил	Медь, свинец, цинк
Орск	Кобальт, никель, хром, молибден
Первоуральск	Медь, свинец, цинк
Ревда	Медь, свинец, цинк
Свирск	Свинец, цинк
Хрустальный	Свинец, олово, медь, цинк
Череповец	Хром, никель, цинк, медь

В загрязнении почвенного покрова Москвы участвует 37 металлов. 22,2% территории города относится к категории среднего загрязнения, 19,6% – сильного загрязнения и 5,8% территории имеет максимальный уровень загрязнения почв. Особую опасность здесь представляют ртуть, кадмий, свинец, цинк и медь, что связано с их высокой токсичностью и широким применением в различных отраслях промышленности.

Существенным источником загрязнения земель свинцом является автомобильный транспорт на этилированном бензине. В почвах 120 городов России в 80% случаев обнаружено превышение ПДК свинца, около 10 млн городских жителей контактируют с загрязненной свинцом почвой.

Большую тревогу вызывает загрязнение почв России пестицидами, которые используются для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями хранящейся сельскохозяйственной продукции, с эктопаразитами у домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных, К пестицидам относятся также химические средства стимулирования и торможения роста растений, препараты для предуборочного удаления листьев и подсушивания растений. Пестициды – это единственный загрязнитель, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Все виды пестицидов (инсектициды и акарициды, гербициды, фунгициды, родентициды, ДДТ, ГХЦГ и др.) представляют собой яды и поражают не только животных-вредителей, растения (сорняки) и возбудителей болезней культурных растений, но и много других полезных животных и растений, а также представляют серьезную опасность для человека. Пестициды обладают способностью накапливаться в окружающей среде и организме животных и человека, передаваясь по пищевым цепочкам, нарушая обмен веществ, повреждая структуры клеток, в том числе аппарат наследственности.

Чрезвычайно опасны пестициды для детей, поскольку вызывают у них болезни кожи, пищеварительного тракта, органов дыхания, нарушение обмена веществ, отставание в физическом развитии. В районах интенсивного применения пестицидов детская заболеваемость почти в 5 раз выше по сравнению с районами, где использование пестицидов ограничено.

Несбалансированное применение пестицидов приводит к подавлению биологической активности почв и препятствует естественному восстановлению плодородия, накоплению пестицидов в продуктах животного и растительного происхождения, увеличивает потери и сокращает сроки хранения сельскохозяйственной продукции, снижает урожайность ряда культур из-за гибели насекомых-опылителей.

Однако на сегодняшний день отказ от пестицидов невозможен ибо они помогают сохранить в России до 20% урожая. Для уменьшения их вредного воздействия актуальным является соблюдение научно обоснованных рекомендаций по использованию препаратов, сроков применения и показаний к применению, правил хранения, а также учет норм расходов и внедрение пестицидов нового типа, менее загрязняющих окружающую среду.

В последние годы в России наблюдается существенное сокращение использования пестицидов в сельском хозяйстве. Ежегодное применение пестицидов в 1980 – 1991 гг. находилось на одном уровне и составляло около 150 тыс. т, в 1993 г; – 43,7 тыс. т, а в 1996 г. – 27,1 тыс. т.

В 1999 г. подразделениями Росгидромета выборочно обследованы земли на загрязнение пестицидами на территории 34 субъектов Российской Федерации: весной – 17,5 тыс га и осенью – 19,5 тыс. га. В 2,9 тыс. объединенных проб почвы определялись пестициды 21 наименования. Это представляется явно недостаточным с учетом того, что в бывшем СССР применялось около 500 видов пестицидов (А.Л. Яншин, 1991). Обследование установило загрязнение почв следующими видами пестицидов: суммарным ДДТ, метафосом, трефланом и 2,4-Д. Весной площадь почв, загрязненных остаточными количествами пестицидов, составила 1,61 тыс. га (9,2% обследованной территории), осенью – 2,676 тыс. га (13,7 %). Загрязненные почвы обнаружены в 12 субъектах Российской Федерации из 34 обследованных. Наибольшие площади загрязненных почв отмечены в Курской области и на Северном Кавказе. В Курской области установлено загрязнение почв под садами, зерновыми культурами, ягодниками и кукурузой суммарным ДДТ, превышающим ПДК в 2,4 – 8,5 раза. Почвы Ростовской области загрязнены метафосом на уровне 1,0 – 4,0 ПДК под зерновыми, кукурузой, корнеплодами, зернобобовыми, садовыми и другими культурами. В Краснодарском крае отмечено загрязнение почв метофосом (2,2 ПДК) под корнеплодами. Впервые в Брянской области обнаружено значительное загрязнение почв под садами суммарным ДДТ, составляющим 4,5 – 6,2 ПДК. На территории Омской области, как и в предыдущие годы, почвы под овощами загрязнены трефланом на 7,6% обследованной площади. В Белгородской, Иркутской, Курганской, Самарской, Новосибирской, Ульяновской областях и Мордовии площади загрязненных почв не превышают 3% обследованной территории.

Не обнаружено загрязнения почв пестицидами в Алтайском и Приморском краях, Астраханской, Владимирской, Воронежской Ивановской, Костромской, Нижегородской, Оренбургской, Пензенской, Рязанской, Тамбовской, Томской, Тульской и Ярославской областях, Марий Эл, Татарстане, Удмуртии, Чувашии.

Минеральные удобрения. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших ко­личествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения. Б. Коммонер (1970) установил, что при самых благоприятных условиях из всего количества азотных удобрений, применяемых в США, поглощается растениями 80%, а в среднем по стране лишь 50%. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия этого нарушения в наибольшей степени проявляются в водной среде, в частности при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора и других эле­ментов. Неумеренное потребление минеральных удоб­рений вызывает в ряде районов и нежелательное подкисление почв.

Несбалансированное применение во многих регионах России азотных удобрений обусловило накопление нитратов в почвах и сельскохозяйственных растениях, в которых они преобразуются в весьма токсичные соединения – нитрозамины. В последнее время выявлен еще один неблагоприятный аспект неумеренного потребления минеральных удобрений и в первую очередь нитратов. Оказалось, что большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов — закиси азота и метана. Использование сельскохозяйственной продукции, выращенной на переудобренной нитратами почве, наносит огромный вред здоровью человека, понижая в крови содержание гемоглобина и нарушая ее транспортную функцию.

Диоксин, оказывающий канцерогенное действие, разрушающий эндокринную и иммунную системы человека, поступает в почву преимущественно с предприятий химического, агрохимического, электротехнического профиля, а также целлюлозно-бумажной промышленности. Особенно загрязнены диоксином почвы городов Чапаевск, Дзержинск, Новомосковск, Серпухов. Новочебоксарск, Уфа, Щелково. В санитарной зоне предприятия «Агрохим» (город Щелково), в пределах которой располагаются жилые массивы и дачные участки, содержание диоксина в почве в 300 раз превышает ПДК.

На серпуховском заводе «Конленсатор», Новочебоксарском ПО «Химпром», на предприятиях Чапаевска, Дзержинска, Уфы, использующих диоксиновые технологии, отмечены случаи диоксиовьгх профзаболеваний, в том числе острое диоксиновое поражение.

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн т особо токсичных. Огромные площади земель заняты свалками, золоотвалами, хвостохранилищами и др., которые интенсивно загрязняют почвы, а их способность к самоочищению, как известно, ограничена.

Нефтяное загрязнение почв наблюдается в районах добычи, транспортировки, хранения и переработки нефти. Оно происходит в основном из-за утечек нефти, связанных с несоблюдением технологий ее добычи, изношенностью оборудования, нарушениями при проектировании, несанкционированными врезками в действующие нефтепроводы. По всей России утечки нефти и других нефтепродуктов составляют десятки, а возможно, и сотни тысяч тонн. В 1999 г. произошло 10 аварий на нефтеперерабатывающих предприятиях, из которых 6 привело к загрязнению почв. В результате, например, в отдельных рай­онах Тюменской и Томской областей концентрации нефтяных углеводородов в почвах превышают фоновые значения в 150 – 250 раз. На Тюменском Севере площади оленьих пастбищ уменьшились на 12,5%, т. е. на 6 млн га, замазученными ока­зались 30 тыс. га. В Западной Сибири выявлено свыше 20 тыс. га, загрязненных нефтью с толщиной слоя не менее пяти сан­тиметров (Государственный доклад..., 1995). Промачивание почвы нефтью может достигать 100 – 200 см, что приводит к необратимым изменениям свойств почв, потере плодородия и изъятию значительных территорий из сельскохозяйственного пользования.

Инфильтрация нефти и нефтепродуктов привела к образованию крупных подземных их залежей в Ангарске, Моздоке, Туапсе, Орле, Новокуйбышевске, Уфе, Комсомольске-на-Амуре.

Значительную угрозу для здоровья людей представляет за­грязнение почв различными патогенами, которые могут про­никать в организм человека следующим образом (Розанов, 1984):

во-первых, через цепь: человек – почва – человек. Пато­генные организмы выделяются зараженным человеком и че­рез почву передаются другому, либо через выращенные на за­раженной почве овощи и фрукты. Таким способом человек мо­жет заболеть холерой, бациллярной дизентерией, брюшным ти­фом, паратифом и др. Аналогичным путем в организм челове­ка могут попадать и черви-паразиты;

во-вторых, через цепь: животные – почва – человек. Су­ществуют ряд заболевании, животных, которые передаются че­ловеку (лептосориаз, сибирская язва, туляремия, лихорадка Ку и др.) путем прямого контакта с почвой, загрязненной выделе­ниями инфицированных животных;

в-третьих, через цепь: почва – человек, когда патогенные организмы попадают из нее в организм человека при прямом контакте (столбняк, ботулизм, микозы и др.).

Вторичное засоление и заболачивание почв. В процессе хозяйственной деятельности человек может уси­ливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.

Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания подверженно около 30% орошаемых земель. Площадь засоленных почв в России составляет 36 млн га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Ис­чезают многие виды растительных организмов, появляются но­вые растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается гено­фонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажнен­ных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на За­падно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. За­болачивание почв сопровождается деградационными процесса­ми в биоценозах, появлением признаков оглеения и накопле­нием на поверхности неразложившихся остатков. Заболачива­ние ухудшает агрономические свойства почв и снижает произ­водительность лесов.

Опустынивание. Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опус­тынивание. По Б. Г. Розанову (1984), опустынивание — это процесс необратимого изменения почвы и растительности и сни­жения биологической продуктивности, который в экстремаль­ных случаях может привести к полному разрушению биосфер­ного потенциала и превращению территории в пустыню.

Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд га практически на всех континентах. Причины и ос­новные факторы опустынивания различны. Как пра­вило, к опустыниванию приводит сочетание нескольких фак­торов, совместное действие которых резко ухудшает экологи­ческую ситуацию.

На территории, подверженной опустыниванию, ухудшают­ся физические свойства почв, гибнет растительность, засоля­ются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктив­ность, а следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться. «И если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание — это его смерть» (Доклад ФАО ООН). Процесс этот получил столь широкое распространение, что явился предметом международной программы «Опусты­нивание». В докладе ЮНЕП (организация ООН по окружаю­щей среде) подчеркивается, что опустынивание — это резуль­тат длительного исторического процесса, в ходе которого не­благоприятные явления природы и деятельность человека, уси­ливая друг друга, приводят к изменению характеристик при­родной среды.

Опустынивание является одновременно социально-эконо­мическим и природным процессом, оно угрожает примерно 3,2 млрд га земель, на которых проживают более 700 млн че­ловек. Особенно опасное положение сложилось в Африке в зо­не Сахеля (Сенегал, Нигерия, Буркина Фасо, Мали и др.) — переходной биоклиматической зоне (шириной до 400 км) меж­ду пустыней Сахара на севере и саванной на юге.

Причина катастрофического положения в Сахеле обуслов­лена сочетанием двух факторов: 1) усилением воздействия че­ловека на природные экосистемы с целью обеспечения продо­вольствием быстро растущего населения и 2) изменившимися метеорологическими условиями (длительными засухами). Ин­тенсивный выпас скота приводит к чрезмерной нагрузке на па­стбища и уничтожению и без того разреженной растительно­сти с низкой естественной продуктивностью. Опустыниванию способствует также массовое выжигание прошлогодней сухой травы, особенно после периода дождей, интенсивная распаш­ка, движение уровня грунтовых вод и др. Выбитая раститель­ность и сильно разрыхленные почвы создают условия для ин­тенсивного выдувания (дефляции) поверхностного слоя зем­ли. Изменение природных комплексов и их деградация осо­бенно заметны в период засух.

Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить «опустынивание». На территории СНГ опустынива­нию подвержено Приаралье, Прибалхашье, Черные земли в Калмыкии и Астраханской области и некоторые другие рай­оны. Все они относятся к зонам экологического бедствия и их состояние продолжает ухудшаться.

В результате непродуманной хозяйственной деятельности на этих территориях произошли глубокие необратимые деградационные изменения природной среды и в первую очередь ее эдафической части. Это повлекло за собой резкое снижение биоразнообразия фито- и зооценозов и разрушение природных экосистем. Специалисты отмечают, что там, где по условиям рель­ефа, качества почвы, мощности травостоя можно было выпасать только одну овцу, выпасалось в десятки раз больше. В результате травянистые пастбища превратились в эродирован­ные земли. Так, например, только за последние пять лет пло­щадь подвижных песков в Калмыкии увеличилась более чем на 50 тыс. га.

Отчуждение земель. Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов, линий связи), при открытой разработке место­рождений полезных ископаемых и т. д. По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель. Конечно, эти потери в связи с развитием цивилизации неизбежны, однако они должны быть сокращены до минимума.