13. Антропогенне забруднення ґрунтового покриву та його екологічні наслідки

Літобіосфера - частина БС, яка займає верхні шари земної кори (до 2-3 км, за деякими даними до 6-8,5 км) з живими організмами і шарами біогенних осадових порід. Проміжне положення між приземним шаром атмосфери (аеробіосферою), фітобіосферою та літобіосферою займає педосфера - ґрунтовий шар Землі. Педосфера відіграє роль глобального фіксатора та акумулятора сонячної енергії, яка в процесі фотосинтезу накопичується продуцентами.

Ґрунти („почвы” - російською мовою) – є об’єкт вивчення ґрунтознавства (почвоведения - російською мовою). На відміну від ґрунтознавства, в інженерній геології ґрунтами звуться всі гірські породи, властивості яких вивчаються задля цілей будівництва споруд, тобто, як природні основи інженерних споруд. В наведеному контексті і раніш в такому ж словосполученні на увазі маються ґрунти, як поверхневий родючий шар гірських порід. Згідно з образним висловом В.І. Вернадського, ґрунти є основою організації БС. Географи називають ґрунт „дзеркалом”, „фокусом” ландшафту. Усі компоненти БС стикаються з ґрунтом, з’єднуються з ним і формують складну полігенну, біокосну систему, яка є основою життя земних рослин і тварин. Товщина родючого ґрунту - до 2-3 м. Завдяки вибірковій поглинаючій здатності, ґрунти накопичують у собі запаси живильних елементів, яких може вистачити, навіть без новонадходження на 200-1000 років життя рослин, що є гарантією їх існування у відповідних ландшафтах навіть під час кліматичних аномалій та катаклізмів. Багато організмів мешкають у ґрунті і сприяють зміненню його фізико-хімічних характеристик: бактерії - 1000-7000, мікрогриби - 100-1000, водорості - 10-300, найпростіші - 5-10, членистоногі - 1000, дощові черв'яки - 350-1000 кг/га [10]. Завдяки сукупній дії ґрунтових організмів, хімічним та біохімічним реакціям, рослини мають можливість живитися мінеральними і органічними речовинами.

Зниклий ґрунт поновити у первісному вигляді практично неможливо. Для формування ґрунтового шару потужністю у 20-30 см необхідно від 2 до 8 тис. років.

Штучно створені угруповання організмів (культурні рослини, а також бур’яни, мікроорганізми, травоїдні тварини, комахи тощо), для яких родючі ґрунти є біотопом, утворюють агробіоценоз. Культивовані рослини сумісно з оброблюваними ґрунтами утворюють несталу систему – агроекосистему. Агроекосистема має певний склад, структуру і режим, які обов’язково підтримуються людиною.

Постійне зниження площі і об'єму педосфери відбувається під впливом природних і антропогенних факторів. До перших відносяться: природна ерозія; природні шкідники, хвороби і бур'яни; зростання народонаселення. Основними антропогенними факторами забруднення і вилучення землі є: 1) технічне перетворення (підземне будівництво, видобуток корисних копалин); штучна ерозія (осушування боліт, оголення землі та ін.); 2) хибне господарювання (порушення гідрологічного режиму, неефективне сільськогосподарське виробництво, випалювання рослинності, винищування лісів); 3) забруднення (теплоенергетичне, транспортне, сільськогосподарське, комунально-побутове, промислове); 4) відвід під будівництво (гідротехнічне, транспортне, промислове, житлове).

Інтенсивне сільськогосподарське використання земель часто приводить до негативних наслідків: дегуміфікації, фізичної деградації, переущільнення, розвитку водної та вітрової ерозії, забруднення ґрунтів токсичними речовинами і т.д. Це приводить до поступового зниження родючості та втрати земель.

Найбільшу шкоду літобіосфері й педосфері наносить водна (площинна, лінійна) і вітрова ерозія. Ерозія - руйнування гірських порід, ґрунтів або будь-яких інших поверхонь з порушенням їх цілісності і зміною їх фізико-хімічних властивостей, які звичайно супроводжуються переносом частинок з одного місця на інше. Причинами ерозії у природі є: вітер (вітрова ерозія або дефляція); різкі коливання температури повітря й поверхонь об'єктів; вода (водна ерозія), яка переміщується; водорозчинні кислоти, хімічне і фізичне забруднення середовища; вплив біологічних агентів (витоптування, біохімічний вплив і т.д.). Захист ґрунтів від водної і вітрової ерозії, як правило, включає цілий комплекс організаційних, агротехнічних, лісомеліоративних та гідротехнічних заходів. Максимальний ефект досягається у випадку захисту всієї вододільної площі і застосування комплексу мір.

Хімічне забруднення ґрунтів відбувається в основному через викиди підприємств промисловості, енергетики та автотранспорту, а також хімізацію сільського господарства. Воно зберігається упродовж тривалого часу, тому що здатність ґрунтів до самоочищення невелика або її може не бути зовсім (це залежить, головним чином, від ступеня динамічності вод, зон аерації й насичення). Найбільш згубний вплив справляють кислотні дощі, які руйнують структуру ґрунтів, нищать мікроорганізми і привносять у ґрунти ЗР. Значну шкоду ґрунтам наносить забруднення ВМ, найбільш небезпечними із яких є Hg, Pb, Cd, Ni, Cu, Zn. Виробнича діяльність людини призводить до забруднення ВМ і іншими ЗР майже до утворення антропогенних геохімічних аномалій навколо промислових центрів і вздовж автомагістралей. Кожний м² ґрунтів щорічно поглинає із атмосфери 6 кг ЗР, що призводить до концентрування цих компонентів у ґрунтах, зміни фізико-хімічних властивостей останніх.

У розвинених країнах відбувається зростання сільськогосподарської продукції на 50-60 %, пов'язане із застосуванням мінеральних добрив. Разом із урожаєм вилучаються біогенні елементи (N, Р, K, меншою мірою S, Ca, Mg та ін.). Отже, виникає необхідність внесення в ґрунт сполук цих ХЕ у кількості, еквівалентній вилученої з урожаєм. Оскільки мінеральні добрива застосовують у неочищеному вигляді, то разом з ними у ґрунти потрапляють метали й металоїди, малорухливі в цьому середовищі. Вони накопичуються у поверхневих горизонтах, де зосереджена коренева система рослин.

Забруднення ґрунтів відбувається і внаслідок застосування пестицидів. Пестициди (від лат. pestis - зараза, сaedo - вбиваю) - загальна назва хімічних речовин, що застосовуються для боротьби з небажаними видами рослин, тварин (комах) та мікроорганізмів. Згідно з офіційним документом (Пестициди. Терміні та визначення. ДСТУ 3180-95. Держстандарт України, Київ, 1996) до пестицидів відносяться речовини (суміш речовин) хімічного або біологічного походження, що використовуються для боротьби з організмами, які завдають шкоди сільськогосподарським культурам або запасам сільськогосподарських продуктів, для знищення небажаної рослинності, збудників хвороб і переносників хвороб тварин і рослин, а також для регулювання розвитку організмів.

Пестициди за дією на шкідників поділяються на такі групи: гербіциди - засоби знищення бур'янів, інсектициди - засоби для боротьби зі шкідливими комахами, нематоциди - засоби для знищення черв'яків, фунгіциди - засоби для боротьби з грибними і вірусними захворюваннями, бактерициди - засоби для винищення збудників хвороб та ін. Отруйні та відстрашувальні препарати, що застосовуються задля обкурювання сільгоспугідь, тваринних дворів і побутових споруд, називають фумігантами, а речовини, які відстрашують тварин – репелентами, засоби для видалення листя (наприклад, бавовнику під час механічного збору) – дефоліанти.

Для пестицидів характерні такі особливості: 1) у більшості випадків вони мають широкий спектр токсичного впливу як на види рослин, так і види тварин; 2) пестициди завжди токсичні для теплокровних хребетних; 3) пестициди завжди застосовують проти популяцій; 4) як правило, для «надійності» використовують значно більше пестицидів, ніж необхідно для знищення шкідників; 5) площі застосування пестицидів значні; 6) багато пестицидів зберігаються у землі роками (тобто час, необхідний для того, щоб препарат втратив не менше ніж 95 % активності за нормальних умов, складає для сполук Pb, As, Cu, Hg - 10-30 років, для ДДТ - 2-4 роки, для гербіцидів типу 2,4-D і 2,4-T - 0,1-0,4 роки, для фосфорорганічних інсектицидів 0,02-0,2 року і т.д.).

У наземних трофічних ланцюгах, які сприяють надходженню токсичних хімічних речовин в організм людини (атмосфера - ґрунт - рослина - людина; атмосфера - ґрунт - рослина - тварина - людина), ґрунт є найбільш ємною і інерційною ланкою, внаслідок чого від нього багато в чому залежить швидкість розповсюдження ЗР по усьому ланцюгу. До того ж ґрунт є посередником між атмосферою і гідросферою для усієї кількості ЗР, які викидаються людиною у атмосферу; дуже часто ЗР до атмосфери надходять із літобіосфери.

Головними компонентами інтенсифікації сільськогосподарського виробництва є: використання добрив; широке застосування пестицидів; зрошення; перехід на інтенсивні сорти та породи, чутливі до поліпшення умов вирощування; індустріальні технології в рослинництві та тваринництві.

В інтенсивному сільському господарстві було два піки [12]: 1) „зелена революція” – впровадження інтенсивних високопродуктивних сортів, що вимагають високого агрофону, тобто значної кількості добрив та пестицидів; 2) індустріалізація, яка полягала в широкій заміні ручної праці машинною при орієнтації на добрива та пестициди.

Екологічна ущербність призвела до необхідності розвитку альтернативного рослинництва і тваринництва, які керуються екологічним імперативом та містять два компоненти: найбільш доцільні способи використання ресурсів; відтворення ресурсів та їх охорона від виснаження. В альтернативному землеробстві склалося декілька основних напрямків: біологічне, органічне, органо-біологічне, біодинамічне та екологічне землеробство [12].

Із забрудненням ґрунтів необхідно боротися шляхом виключення надходження цих забруднень, створення безвідходних і маловідходних технологій, утилізації відходів, конструювання виробництв із замкненим циклом, проведенням раціонального комплексу меліоративних робіт. З ерозією ґрунтів необхідно боротися шляхом використання організаційно-господарських (безпечне в ерозійному відношенні використання земель, використання ланів сівозмін та захисних насаджень і т.д.), агротехнічних (оранка поперек схилу і ін.), лісомеліоративних (створення захисних, водорегулюючих і інших лісових смуг та масивів) і гідротехнічних заходів (створення водозатримуючих валків, протисельових дамб, водоймищ та ін.).

Штучне відновлення ґрунтів після їх порушення називається рекультивацією. Технічна рекультивація - це планування, формування укосів, пересування і трансплантація родючих ґрунтів на площу, яка рекультивується, будівництво меліоративних споруд і доріг. Біологічна рекультивація - комплекс агротехнічних і фітомеліоративних заходів, направлених на поновлення середовища мешкання тварин і рослин і відновлення господарської продуктивності земель (наприклад, шляхом залісення або сільськогосподарського освоєння земель).