Оглавление Тема 10. Загрязнение почвенного покрова Загрязнение почв в результате, как природных факторов, так и главным образом антропогенных источников не только изменяет ход почвообразовательных процессов, что приводит к снижению урожая, ослабляет самоочищение почв от вредных организмов, но и оказывает прямое или косвенное (через растения, растительные или животные продукты питания) влияние на здоровье человека. Источником природного загрязнения является сама почва, её минеральные и органические частицы. Опасным радиоактивным загрязнителем почв является радон - продукт распада распространённого радия. Наиболее богатые ураном кварцевые глины, граниты, пегматиты, пористые почвы обладают высоким потенциалом поступления в окружающую среду радона, а в меньшей степени – гнейсы, вулканические почвы, вулканические глины, песок. В присутствии радиоактивных элементов возникла и развивалась жизнь на Земле. Однако количество их и обусловленное ими облучение оставалось практически неизменным на протяжении геологических эпох, составляя дозу радиации для всего живого порядка 10⁻³ Гр в год. Такой радиоактивный фон является необходимым условием для нормального существования жизни на планете в современной форме. Повышенный его уровень связан с риском для организма животных и человека. В настоящее время в связи с антропогенным воздействием на природу повысился риск радиоактивного загрязнения. К природным факторам загрязнения также относятся последствия экологического воздействия стихийных природных явлений: извержения вулканов и землетрясения, наводнения и засухи, ураганы, цунами и др. Сегодня в мире насчитывается 850 действующих вулканов, большинство из которых подводные. Только в Индонезии находится 128 активных вулканов. Вулканически опасными районами являются Япония и Центральная Америка. Кроме непосредственного воздействия извергающихся вулканов весьма ощутимы и косвенные последствия- разрушение зданий, инженерных сооружений, голод, падёж скота, выпадение кислотных дождей, отравляющих растительность, посевы и почву. Следует указать и на химический состав вулканических выбросов, среди которых ПАУ, мышьяк, радон, хлористый водород, двуокись углерода и др. Особенно катастрофического масштаба в памяти человечества оставили землетрясения. Считается, что больше всего жертв ( примерно 1,1 млн. человек) принесло землетрясение1201 года, случившееся у восточного побережья Средиземного моря и вызвавшего гибель всех крупных городов Ближнего Востока. В результате затяжных дождей, ливней и из-за таяния снега возникают наводнения, которые наносят огромный ущерб и большое количество жертв. Наводнения были не редким событием в Китае (разливы рек Хуанхэ и Янцзы), Индии (разливы Ганга), Месопотамии (Тигр и Евфрат), США (Миссисипи). Большой урон наносят и другие стихийные явления. Засухи приводят к опустыниванию и изменению ландшафтов. Все стихийные явления приводят к загрязнению значительных территорий. Многие природные бедствия сопутствуют друг друга, вызывая более выраженные экологические последствия. Антропогенное воздействие на природную среду приводит к развитию процессов техногенеза. В ряде регионов мира содержание радиоактивных и токсических химических веществ значительно превышает безопасные пределы. Основными источниками загрязнения почв являются промышленность, транспорт, энергетика, сельское и лесное хозяйство, города и населённые пункты. При этом загрязнителями служат отходы и отбросы промышленности и другой деятельности, хозяйственный городской мусор, химические вещества, используемые в сельском хозяйстве, сточные воды, выбросы в атмосферу и др. Процесс переноса загрязнителей осуществляется в результате геологического и биологического круговорота веществ в природе. Вещество литосферы мигрирует в виде растворов, а также в виде геохимических пассивных твёрдых продуктов денудации - обломочного материала, перемещающегося под действием силы тяжести (осыпи, оползни), с текущей водой ( влекомые и взвешенные наносы, их особенно много в горных реках), в виде селей-грязекаменных потоков, с воздушными потоками - в виде пыли. Количество твёрдого стока с водными потоками, или смыв, зависит от интенсивности поверхностного потока и от наличия растительности. Со стоком влекомых и взвешенных наносов суша ежегодно теряет около 23 млрд. т. вещества или при плотности наносов около 2,5 г/см³ это эквивалентно смыву 0,06 мм горных пород суши. Во многих районах значителен перенос твёрдого материала-пыли воздушными потоками (дефляция), интенсивность которого зависит от скорости воздушных масс, длительности ветров и, что очень важно, от защищённости поверхности растительным покровом. В засушливых зонах одной из причин засоления земель является принос солей ветром (импульверизация солей), которая может достигать 20-30 т/км² в год. Воздушные массы интенсивно распространяют на большие территории загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу промышленными объектами. Одно из следствий этого - кислотные дожди, т.е. появление в дождевых водах серной и соляной кислот. При наводнениях нарушается состав почвы, происходит смыв плодородных земель, образуются мощные наносы ила, погибает урожай. Геохимический круговорот растворённых в воде веществ тесно связан с влагооборотом. Масса растворённых веществ, выносимых мировым речным стоком при его объёме 39 тыс. км³ и минерализации около 0,1г/л (надо иметь в виду, что воды крупнейших рек Амазонки, Конго, Ганга, Янцзы, Енисея очень пресные) примерно равна 4,7 млрд. т. или 31 тонне с одного км2 в год, что при средней плотности растворимых горных пород около 2,5 т/м³ даёт годовой вымыв (химическая денудация) 0,012 мм. Ежегодно в Мировой океан реки выносят кальция – около 490 млн. т; сульфат-иона-445; хлора-238; кремния-213; натрия-168; магния-113; калия-56; нитрат – иона- 38; железа- 21млн т; свинца-37 тыс. т. Этот вынос сказывается на круговороте отдельных веществ в природе. Из-за более высокой минерализации подземных вод круговорот растворённых веществ в них также значителен. В подземных водах растворено очень много веществ, которые в повышенном количестве опасны для биоты. При загрязнении почв продуктами из атмосферы большое значение имеет расстояние почв от первичного источника загрязнения. По мере удаления от него интенсивность загрязнения почв уменьшается, но при этом увеличивается площадь, подвергающаяся загрязнению. Загрязнители почв, переносимые воздухом – результат не только деятельности человека, но и природных факторов. В группу основных загрязнителей почвы, переносимых воздухом входят твёрдые минеральные частицы. А также различные химические соединения в форме сульфатов, фосфатов, карбонатов и т д. Во вторую группу загрязнителей включены газообразные соединения типы окислов серы, азота, углерода и углеводородов. В третью группу входят элементы, из которых следует выделить серебро, мышьяк, свинец, бериллий, бром, кадмий, хром, медь, фтор, ртуть, никель, свинец, цинк и т. д. Важную роль в загрязнении почв играют осадки. Степень насыщения ими зависит от объёма осадков и от места их нахождения. Например, в центральной части США в почвы, таким образом, поступает ежегодно 2000-3400 мг/м² кальция. Необходимо отметить, что осадки не только собирают из атмосферы загрязнители и переносят их в почву, но и промывают её, способствуя транспортировке загрязнителей к водоёмам, т.е. загрязнению почв на глубине. Другими загрязнителями почв, переносимых воздухом служат частицы мраморной, глинистой, металлической, цементной, угольной пыли. Проникающая в почву пыль аккумулируется. Степень воздействия её на почвы зависит как от физико-химических свойств, так и от климатических условий, особенно осадков. Индустриализация и производство энергии создают большую проблему в некоторых зонах мира - образование кислотных дождей. Кислотные осадки сделали уже безжизненными тысячи озёр, вызывают гибель лесов, парниковые эффекты, чреватые небывалыми засухами и истончение озонового слоя, угрожают всему живому на планете. Кислотными называют дожди рН, которых ниже 5,6. Их источник в атмосфере – микрогазы, содержащие соединения серы и азота. Эти соединения могут попадать в атмосферу, как в результате естественных природных процессов, так и деятельности человека. В Европе выделение серы в воздух, происходящее в результате деятельности человека, составляет приблизительно 80% от всех загрязнителей в атмосфере. В северо-восточной зоне США появление таких дождей вызвано на 60-70% серной кислотой и на 30-40% азотной кислотой. В результате деятельности человека в атмосферу поступает 60-70 млн. тонн двуокиси серы, т. е. в два раза больше, чем это происходит естественным путём. Почти 40% из 56 млн. тонн ежегодных выбросов оксидов азота образуются из антропогенных источников. Главные из них: сжигание ископаемого топлива (угля, нефти, газа) - 12 млн. тонн в год, и транспорт - от двигателей внутреннего сгорания поступает в атмосферу 8 млн. тонн. С различными видами промышленности выбрасывается в воздух около 1 млн. тонн оксидов азота. В целом количество естественных и искусственных выбросов соединений, принимающих участие в образовании кислотных дождей, приблизительно одинаково, однако антропогенные выбросы двуокиси серы и оксидов азота сосредоточены на ограниченных территориях с развитой промышленностью и, таким, образом именно в этих местах создаются высокие концентрации кислотных микроэлементов в атмосфере. Выпадение кислотных дождей связано как с близостью источников загрязнения, так и с природой и особенностями материалов, подверженных их воздействию. Кислотные осадки приводят к закислению почвы, выщелачиванию кальция, магния и калия и повышению мобильности тяжёлых металлов. Соотношение алюминий/кальций в почвенных водах в случае выпадения кислотных осадков настолько возрастает, что тормозится рост корневой системы растений, а сам алюминий оказывает токсическое действие на почвенные микроорганизмы. Изменение состава микроорганизмов явно влияет на процессы разложения, минерализации и связывания азота. Воздействие кислотных дождей на почву выражается в вымывании из неё питательных элементов. Подкисление, в свою очередь влияет на растворимость питательных веществ, а также на рост и жизнедеятельность бактерий в почве. Способность нейтрализовать такие дожди ограничена в зонах, где геологическое строение способствует формированию кислых почв с водами низкой щелочности и бедных кальцием. Особенно чувствительны к кислым дождям почвы, сформированные на кислых породах. Всё возрастающее внимание к охране окружающей среды вызвало особый интерес к вопросам воздействия на почву тяжёлых металлов. Интерес к этой проблеме появился с исследованием плодородия почв, поскольку эти элементы, как железо, марганец, медь, цинк, молибден и, возможно, кобальт очень важные для жизни растений и, следовательно, для животных и человека. Они известны и под названием микроэлементов потому, что необходимы растениям в малых количествах. К этой группе микроэлементов относятся также металлы, содержание которых в почве довольно высоко, например железо, которое входит в состав большинства почв и занимает четвёртое место в составе земной коры после кислорода, кремния и алюминия. Все микроэлементы могут оказывать отрицательное влияние на растения, если концентрация их доступных форм превышает определённые пределы. До тех пор пока тяжёлые металлы прочно связаны с составными частями почвы они труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжёлым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющих эти растения. Кроме того, тяжёлые металлы могут быть загрязнителями растений и водоёмов в результате использования ила сточных вод. Опасность загрязнения почв и растений зависит от вида; форм химических соединений в почве; присутствие элементов, противодействующих влиянию тяжёлых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения; от процессов адсорбции и десорбции; количества доступных форм этих металлов в почве и почвенно-климатических условий. Следовательно, отрицательное влияние тяжёлых металлов зависит от их подвижности, т.е. растворимости. Тяжёлые металлы по степени токсического действия на окружающую среду подразделяются на три класса опасности: 1. As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn, Ti; 2. - Co, Ni, Mo, Cu, So, Cr; 3.- Bar, V, W, Mn, Sr. Содержание металлов в почве связано с биологическим круговоротом элементов, с процессами миграции в почвенно-грунтовом слое и с неоднородностью видового состава растительного покрова. Приводим характеристику некоторых типичных тяжёлых металлов в почве.Ртуть. Содержание ртути в почвах фоновых территорий изменяется в широких пределах – от n·
10⁻⁷ до n· 10‾⁴ %. При этом уровень содержания ртути в почвах, как правило, выше, чем в почвообразующих породах в 1,5-15 раз. Содержание ртути в чернозёмах России составляет 0,10-0,40 мг/кг, в серозёмах Южного Казахстана –0.05- 0,10 мг/кг, в верхних горизонтах почв на морене США - 0,07 мг/кг, а на гранитах и гнейсах –0,06 мг/кг, пылеватых почв прерий – 0,04мг/кг, лёссовых почв–0,08 мг/кг.Свинец. Среднее содержание свинца в почвах –1,0·10‾³ % . В почвах Русской равнины фоновое содержание элемента от 2,6 до 43мг/кг. Почвы Западной части США имеют среднюю концентрацию 14мг/кг, Восточной -18мг/кг, в ферраллитных красных почвах – 4,4-7,4 ррт, коричневых– 9,5-28 ррт. Верхние горизонты чернозёмных почв Канады содержат 6-12 мг/кг, почвы дельты Нила –51,4 мг/кг свинца.Цинк. Среднее содержание цинка в почвах составляет n·
10⁻3. Почвообразующие породы в зависимости от их гранулометрического состава в среднем содержат от 30,6 до 71,7 мг/кг. Наибольшие средние величины содержания цинка характерны для аллювиальных почв и солончаков, а наименьшие - для светлых минеральных почв. Относительно высокое среднее содержание цинка отмечено в известковых почвах Южного Китая (236 мг/кг) при диапазоне колебаний 54-570 мг/кг. Высоким содержанием цинка отличаются торфяно-глеевые, торфянисто-глеевые почвы на морских глинах - до100 мг/кг. Достаточно высокое содержание цинка – 60-109 мг/кг характерно для бурых лесных почв. Суглинистые почвы значительно богаче цинком, чем песчаные и супесчаные. Медь. Общее содержание меди в почвах– 0,002%. Среднее фоновое содержание меди колеблется в пределах 6-100мг/кг, достигая максимума в ферраллитных почвах и минимума – в песчаных. К факторам, оказывающим влияние на увеличение содержания меди в почве относятся: высокое содержание минералов тяжёлой фракции и глинистых минералов, тяжёлый гранулометрический состав, богатство коллоидами, наличие органического вещества. Так, песчаные почвы и подзолы Австралии содержат от 22 до 52 мг/кг меди, бурые и каштановые почвы Австралии – 83-140мг/кг, чернозёмы Болгарии-26-38 мг/кг. В бурых лесных почвах Черноморского побережья России валовое содержание меди колеблется в пределах 21-61 мг/кг.Кадмий. Средняя концентрация кадмия в почвах около n· 10⁻⁵ %. Содержание кадмия в почвообразующих породах составляет в среднем 0,19 мг/кг в основных породах, 0,10 и 0,30 мг/кг - соответственно в кислых и осадочных породах. Фоновое содержание кадмия в почве в значительной мере определяется её типом: в подзолистых и дерново-подзолистых почвах оно составляет 0,70-2,3 мг/кг, серых лесных-0,65мг/кг, чернозёмах-0.70- 1,00 мг/кг, краснозёмах- 1,25 мг/кг. Никель. Среднее содержание в почвах- 4· 10⁻³ %. Для никеля характерны широкие пределы колебаний его содержания в почвах мира - от 1 до100 мг/кг, при среднее его содержании 20 мг/кг; для почв США - 19 мг/кг для наиболее распространённых почв Китая, подстилаемых известняками,- 92 мг/кг (пределы колебаний 2- 450 мг/кг). Самые высокие содержания никеля наблюдаются в глинистых и суглинистых почвах, в почвах на основных и вулканических породах и в почвах, богатых органическим веществом. Наиболее высокими уровнями содержания отличаются торфянистые почвы, в которых никель присутствует в виде легкорастворимых органических комплексов. Стронций. Среднее содержание стронция в почвах – n ·10⁻²-n ·10·¹ %, в суглинистых и глинистых почвах колеблется от 280 до 310 мг/кг, в каштановых – около 280 мг/кг, в чернозёмах – от 520 до 3500 мг/кг, в луговых почвах – около 300 мг/кг. Поверхностный слой лёгких супесчаных почв США содержит от 10 до 500 мг/кг, глинистых и суглинистых – от 15 до 300 мг/кг, аллювиальных от 50 до 700 мг/кг, почв на известняках и известковых породах – от 15 до 1000 мг/кг.Хром. Относится к элементам, с повсеместным распространением, его содержание в земной коре составляет 8,3· 10⁻³ %. Установлено увеличение уровня содержания хрома в донных осадках за счёт техногенных источников. Мышьяк. В земной коре ( кроме геохимических зон ) он составляет 1· 10⁻⁴- 1· 10⁻³%. Соединения мышьяка находят широкое применение в сельском и лесном хозяйстве (пестициды и гербициды). Анализ данных свидетельствует , что фоновое содержание химических элементов даже в пределах одного почвенного типа обладает высокой природной вариабельностью, обусловленной прежде всего геохимическими и географическими особенностями регионов их формирования. Основными механизмами поступления металлов из атмосферы на поверхность почвы являются осаждение с атмосферными осадками и сухие выпадения. Следует отметить, что доступность тяжёлых металлов растениям – непостоянна. Она варьирует от одного вида растений к другому, зависит от почвенно-климатических условий. У каждого вида растения концентрация тяжёлых металлов может варьировать в различных частях и органах, а также в зависимости от возраста растения. К почвенным факторам, значительно влияющим на доступность тяжёлых металлов, относятся: гранулометрический состав , реакция ( рН ) почвы, содержание органического вещества, катионнообменная способность и дренаж.^ Гранулометрический состав почвы оказывает прямое влияние на закрепление тяжёлых металлов и их высвобождение, в связи, с чем в более тяжёлых почвах меньшая опасность возможной адсорбции растениями избыточного (токсичного) количества тяжёлых металлов.^ Реакция (рН) почвы. Для того чтобы, какой либо металл был адсорбирован корневой системой растения, он должен находиться в растворимой форме. Гидроокиси и карбонаты тяжёлых металлов слаборастворимы, и с повышением рН почвенного раствора возрастает вероятность образования нерастворимых гидроокисей и карбонатов. Существует единое мнение , что для снижения до минимума доступности токсичного металла в почве необходимо поддерживать величину рН около 6,5.^ Содержание органического вещества. Металлы могут образовывать сложные и комплексные соединения с органическим веществом почвы, и поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для поглощения растениями.^ Обменная ёмкость катионов зависит в основном от содержания и минералогического состава глинистой фракции и содержания органического вещества в почве. Чем выше обменная ёмкость катионов, тем больше удерживающая способность почв (в определённых пределах) тяжёлых металлов, что исключает их попадание в токсичных концентрациях в растения.^ Дренаж почвы. Избыток воды в почве благоприятствует появлению в ней металлов с низкой валентностью в более растворимой форме. Внесение в почву большого количества ила сточных вод может на длительное время создать анаэробные условия. и, увеличить доступность тяжёлых металлов. Для поддержания минимальной растворимости тяжёлых металлов ил вносится в почву и сразу же заделывается. С этой же целью рекомендуется проведение глубокого рыхления и культивацию слабодренированных почв. Миграция тяжёлых металлов в почвах может происходить с жидкостью и суспензией, при помощи корней растений или почвенных микроорганизмов. Миграция растворимых соединений происходит вместе с почвенным раствором или путём перемещения самой жидкости. Вымывание глин и органического вещества приводит к миграции всех связанных с ними металлов. Тяжёлые металлы могут быть внесены или адсорбированы микроорганизмами, которые, в свою очередь способны участвовать в миграции соответствующих металлов. Дождевые черви и другие организмы могут содействовать миграции тяжёлых металлов механическим (биологическим) путём, перемешивая почву или включая металлы в свои ткани. Самая важная миграция в жидкой фазе, потому что большинство металлов попадает в почву в растворимом виде или в виде водной суспензии и фактически все взаимодействия между тяжёлыми металлами и жидкими составными частями почвы происходят на границе жидкой и твёрдой фаз. В почвах токсичные уровни загрязняющих веществ медленно накапливаются, но зато долго в ней сохраняются, негативно влияя на экологическую обстановку целых регионов. Почвы загрязнённые тяжёлыми металлами и радионуклидами очистить практически невозможно. Пока известен единственный путь: засеять такие почвы быстрорастущими культурами, дающими большую зелёную массу; такие культуры извлекают из почвы токсичные элементы, а затем собранный урожай подлежит уничтожению. Но это довольно длительная и дорогостоящая процедура. Можно снизить подвижность токсичных соединений и поступление их в растения, если повысить рН почв известкованием или добавлять большие дозы органических веществ, например торфа. Неплохой эффект может дать глубокая вспашка, когда верхний загрязнённый слой почвы при вспашке опускают на глубину 50-70 см, а глубокие слои почвы поднимают на поверхность. Для этого можно воспользоваться специальными многоярусными плугами, но при этом глубокие слои всё равно остаются загрязнёнными. Наконец, на загрязнённых тяжёлыми металлами (но не радионуклидами) почвах можно выращивать культуры, не используемые в качестве продовольствия или кормов, например цветы.^ Загрязнение почв пестицидами. Пестициды представляют большую опасность для человека и животных, полезных насекомых и микроорганизмов. Особое место занимают устойчивые, трудноразлагаемые пестициды, особенно хлорорганические, 97% которых теряется, т.е. достигают почвы, растений и других организмов экосистемы. Попавшие в почву пестициды помимо их воздействия на вредителей и сорняки, оказывают влияние и на микроорганизмы, вызывая изменения их численности и состава, а, следовательно интенсивности и направленности физиологических процессов. Степень этих изменений зависит от многих факторов, среди которых решающую роль играют природа и доза действующего вещества, свойства почв и климатические условия. Любое вещество или смесь веществ, обнаруженных в почве после применения пестицида относят к остаточным количествам. Устойчивость к разложению пестицида в почве зависит от содержания органического вещества и глинистых минералов, свойств почвы, её рН, почвенной микрофлоры и микрофауны, водно- воздушного режима, температуры, обменной катионной способности, степени окультуривания, интенсивности ветра и освещения, количества осадков и т. д. Самым важным фактором является химическая природа пестицида. В почвах загрязнённых пестицидами происходит процесс накопления остаточных количеств организмами беспозвоночных и насыщения ими растений. Интенсивность поглощения остаточных количеств пестицидов различна и зависит от вида возделываемых культур. Пестициды легко поглощаются растениями из песчаных почв и с трудом – из торфяных почв, содержащих большое количество органического вещества. Очистка почв от остаточных количеств пестицидов происходит очень медленно. Она зависит от различных мероприятий по обработке почвы и климатических факторов. Более быстрые способы очистки основаны на внесении в почву специальных веществ, поглощающих или разлагающих пестициды.^ Загрязнение почв минерельными удобрениями. В минеральных удобрениях тяжёлые металлы являются естественными примесями, содержащимися в агрорудах, поэтому их количество зависит от исходного сырья и технологии его переработки. Чаще всего повышенное содержание примесей тяжёлых металлов наблюдается в фосфорных удобрениях, а также в удобрениях, полученных с помощью экстракционной фосфорной кислоты (аммофосы, аммофоски, нитрофосы, нитрофоски, двойные суперфосфаты). Фосфорные удобрения могут стать источником загрязнения почв такими радиоактивными элементами, как уран, торий и радий. Известно, что в некоторых штатах США концентрация ²³⁸U в почвах за 80 лет применения фосфорных удобрений увеличилась в 2 раза. Количество цинка и свинца, поступающих с минеральными удобрениями, в среднем невелико и не превышает выноса этих металлов растениями. ^ Влияние загрязнения на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции. Нарушения, происходящие в растительных организмах под действием избытка тяжёлых металлов, приводят к изменению урожайности и качества растениеводческой продукции (в первую очередь за счёт увеличения содержания самих металлов). Проведение мероприятий по санации загрязнённых тяжелыми металлами почв само по себе не может гарантировать получение высоких урожаев экологически безопасной сельскохозяйственной продукции. Подвижность тяжелых металлов и доступность их для растений в значительной степени контролируются такими свойствами почв как кислотно-щелочные условия, окислительно-восстановительные режимы, содержание гумуса, гранулометрический состав и связанная с ними емкость поглощения. Поэтому прежде чем переходить к разработке конкретных мероприятий по восстановлению плодородия загрязненных почв, необходимо определить критерии их классификации по опасности загрязнения ТМ, базирующиеся на совокупности физико-химических свойств. При высоких уровнях загрязнения почв ТМ урожайность сельскохозяйственных культур резко падает. Содержание в почве свинца в концентрации 500-2500мг/кг приводит к снижению урожайности редиса на 50, салата до 68, а репчатого лука до 78%. Меньше всего свинца накапливают бобовые – до 0,5 мг/кг сухого вещества, больше всего - в листьях репы и кабачках- до 16,2 и 22,4 мг/кг, соответственно. Вместе с тем, следует отметить, что поскольку неорганические соединения свинца в почве образуют нерастворимые соли, то они обычно через корневую систему в наземные растения не попадают. Так, D. Sauerbtck (1982), обобщая данные исследований, проведённых в Западной Европе показал, что снижения урожая различных сельскохозяйственных культур в зависимости от количества кадмия в почве варьирует от 5 до50%. Увеличение содержания Cd до 50 мг/кг в дерново-подзолистой среднеокультуренной почве привело к снижению биомассы клевера от 10,2т/га (на контроле) до 1,0т/га, падение урожая зерна ячменя при этом составило 2,94т/га (от 3,16 до 0,22т/га). При изучении динамики урожайности зерновых и бобовых культур при загрязнении тяжёлыми металлами получено, что ячмень и овёс более устойчивы к действию Pb, Cd, Zn и Cu, чем вика, люпин и клевер. Так, статистически значимое падение урожая соломы овса на дерново-подзолистой средне окультуренной почве происходило при дозе Cd 50 мг/кг, а вики и люпина- 20 мг/кг; при содержании Cd 100 мг/ кг бобовые культуры погибали. Аналогичные изменения наблюдались в вариантах с Zn и Pb. При этом необходимо подчеркнуть, что на почвах с высоким уровнем плодородия растения подвержены негативному действию ТМ в меньшей степени, чем на малоплодородных почвах. (Черных, Милащенко, Ладонин,1999). Значительный интерес с точки зрения, как величины урожая, так и его качества представляют данные по изучению влияния ТМ на формирование репродуктивных органов растений. В условиях вегетационных и микрополевых опытов на примере ячменя проведены исследования изменения таких показателей как число колосьев на сосуд, длина колоса, количество зерен в колосе, масса 1000 зерен и др. Под действием высоких концентраций цинка и свинца происходит уменьшение как количества зёрен в колосе, так и массы каждого зерна. Действие кадмия на формирование колоса было иным: уменьшение количества зёрен в колосе сопровождалось увеличением массы каждого зерна. Обобщение имеющихся в настоящее время материалов по изучению влияния ТМ на растения свидетельствуют о том, что степень угнетения растений в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей отдельных культур. Устойчивость растений к одному металлу, как правило, не адекватна для других. Днное свойство может быть использовано при выведении новых сортов растений, способных давать урожаи незагрязнённой продукции на почвах с высоким уровнем содержания тяжёлых металлов. (Черных, Милащенко, Ладонин,1999). При значительном загрязнении почвы радионуклидами рекомендуется возделывать технические культуры (сахарную свеклу, картофель на крахмал), т.к. современные технологии переработки позволяют получить радиационно безопасную продукцию. ^ Тема 11. Переувлажнение и заболачивание почв в результате антропогенной деятельности Почва в гидрологическом круговороте – это приемник, хранилище и регулятор влаги, выступая буфером при периодическом избытке и недостатке гидрологического баланса территории. Почва может выступать в качестве регулятора некоторых элементов гидрологического баланса, что имеет важное значение для увеличения эффективности использование водных ресурсов и возрастания продукции биомассы, интенсификации превращения солнечной энергии в биоэнергию, в продовольственную энергию. Способность почв удерживать доступную растениям воду зависит от определенных ее свойств. Такой показатель может быть рассчитан, например, по объему почвы, доступной для корневой системы растений. Любое добавочное количество воды в виде осадков или от других источников, превышающее эту величину, является избыточным и может нарушить гидрологический баланс почвы. В зависимости от водопроницаемости почв, рельефа, литологии и гидрографии избыток воды может инфильтроваться в грунтовые воды, перейти в поверхностные воды или вызвать переувлажнение местности, что отразится на природном ландшафте, окружающей среде, на экономической деятельности, а также на плодородии почв, т.е. выступить как фактор загрязнения почв. Избыток воды в почвах в течении длительного периода создает условия для тех химических и биологических процессов, которые в анаэробных условиях приводит к явлениям оглеения ( под влиянием избытка грунтовых вод) и пседоогления (под влиянием избытка атмосферной воды ). При этом, помимо отсутствия кислорода, в почве обнаруживается ряд токсических соединений, что затрудняет жизнь микроорганизмов и питание растений, вследствие чего происходит частичная или полная потеря урожая. Считается, что 8 % суши подвержены заболачиванию и затоплению. Гидроморфные почвы формируются во всех тропических зонах при одном обязательном условии – избытке влаги. Избыток воды в почве замедляет процессы разложения органических остатков. Поэтому в переувлажненной почве мало минеральных солей, необходимых для питания растений, корни растений задыхаются от недостатка воздуха, отмирают, что ведет к гибели растений или сильному ослаблению их роста . В переувлажненной почве при отсутствии кислорода происходят процессы брожения, дающие кроме углекислоты ядовитые вещества, которые отравляют корни растений. Избыток воды разрушает структуру почвы, что создает менее благоприятный для растений водно-воздушный и питательный режимы в почве. Влажность почвы является избыточной не столько по количеству воды в почве, сколько по торможению ею аэробиозиса. Обычно избыточная влажность почвы является следствием ее бесструктурности при определенных гидрологических условиях (значительные атмосферные осадки, невысокое испарение, слабый сток, приток подземных вод, разлив рек и т.д.) и всегда сопряжена с недостатком минеральной пищи для растений. Переувлажнение земель происходит при значительном количестве атмосферных осадков и невысокой испаряемости. В торпических странах переувлажненными являются преимущественно поймы, пониженные места и маршевые почвы прилегающие к водным объектам в том числе морям и океанам. Основное отличие гидроморфных почв тропиков сводится к почти полному отсутствию торфянистости ( характерной для умеренно теплой зоны ). Это обусловлено преобладанием процесса минерализации органических остатков в сухом сезоне и разложением под влиянием гниения во влажном периоде. Эти факторы способствуют образованию слаботорфянисто-гумусового горизонта от 10 до 40 см. Избыточно увлажненные почвы можно разделить на три группы : болота, заболоченные земли и переувлажненные минеральные почвы. Болотом называют ту часть земной поверхности, на которой избыточное увлажнение при недостатке воздуха привело к развитию характерной для торфообразования влаголюбивой растительности и к процессу накопления полуразложившегося органического вещества – торфа, мощностью не менее 30 см в неосушенном состоянии. Заболоченные земли представляют собой начальную стадию образования болот при мощности торфа менее 30 см. На всем земном шаре насчитывается около 350 млн.га болот и заболоченных земель. Ежегодно в болотах земного шара нарастает около 4 млрд. тонн торфа естественной влажности, который является ценной почвой для возделывания сельскохозяйственных культур ( торф низинных болот ) и продуктом природы, используемым для топлива и как подстилка для животноводческих ферм ( торф верховой ). Значительные площади болот и заболоченных земель расположены в странах тропического пояса ( Индонезия, Малайзия, Филиппины, Пакистан, Кот-д Иуар, Гвинея, Марокко, Нигерия, и др.)Болота и заболоченные земли образуются здесь главным образом в поймах рек и озер, в приморских низменностях и других депрессиях рельефа. Почвы, не имеющие на поверхности торфяного слоя, но на которых отмечается избыток влаги от атмосферных осадков, грунтовых и талых вод в течении продолжительного периода, называют избыточно увлажненными минеральными землями. Они представлены в основном бесструктурным различного гранулометрического состава почвами. Песчаные переувлажненные минеральные почвы, преобладают среди дюнных ландшафтов. Обычно мало плодородны в естественном своем состоянии; имеют мощность от 0,5 до 10 м и больше. Избыточное увлажнение происходит в результате наличия непроницаемых прослоек в виде ортштейна или оглеения при пологом рельефе со слабыми уклонами или подтопления ( т.е. повышения уровня грунтовых вод, вызываемого соответствующим подъемом горизонта водоприеника). Глинистые или суглинистые переувлажненные почвы встречаются, например, на моренных ландшафтах и делювиальных отложениях. Обычно уровень грунтовых вод располагается ниже 3 – 5 м от дневной поверхности. Лишь весною и при муссонных осадках появляется верховодка. В основном избыточное увлажнение таких типов почв происходит в результате застоя атмосферных вод. Суглинистые или глинистые переувлажненные почвы, иногда встречаются на склонах и местных водоразделах. Мощность грунтов – от 1 до 10 м и более. Под такими слоями располагается напорный грунтовый поток, питающий в основном эти земли. Главной причиной переувлажнения тяжелых слабоводопроницаемых почв является застой воды на поверхности в следствие превышения атмосферных осадков над суммарным испарением. Переувлажнение зависит от глубины залегания слабопроницаемых для влаги горизонтов или слоев, которые могут быть обусловлены: лессиважем (вымыванием илистых и глинистых частиц с верхних горизонтов атмосферными осадками в дождливый период), наличием латеритных слоев или пятнисто-глинистых толщ. Как правило, избыточное увлажнение наблюдается при большом количестве осадков из-за недостатка кислорода для питания растений и ухудшения водного, воздушного и теплового режимов почв. К другим причинам переувлажнения можно отнести близкое залегание уровня грунтовых вод или их выход на поверхность, затопление в период разлива рек и