--PAGE_BREAK--1.2 Клімат
Під атмосферним кліматом розуміють середній стан атмосфери тієї чи іншої території, що характеризується середніми показниками метеорологічних елементів (температура, опади, вологість, повітря) і їх крайніми показниками. Кліматичні показники відіграють важливу роль у формуванні характеру ґрунтових процесів, тому що з ним тісто пов’язаний водно-повітряний і тепловий режим ґрунту, а відповідно – спрямування біологічних процесів. Характеристики клімату за температурним режимом і режимом зволоження мають важливе значення для розуміння особливостей гідротермічного режиму ґрунтів.
За характером зволоження прийнято виділяти такі групи кліматів (за Кз):
– дуже вологі (екстрагумідні) – > 1,33;
– вологі (гумідні) – 1,33 – 1,00;
– напіввологі – 1,00 – 0,55;
– напівсухі – 0,55 – 0,33;
– сухі (аридні) – 0,33 – 0,12.
Для дернових глинисто-піщаних коефіцієнт зволоження складає – 1,00. Клімат цих ґрунтів – бореальний, суббореальний у більшості випадків – гумідний різного ступеня континентальності.
Клімат – важливий фактор розвитку біологічних і біохімічних процесів. Він зумовлює тип рослинності, темпи утворення або руйнування органічної речовини, склад та інтенсивність ґрунтової мікрофлори, фауни.
1.3 Рельєф
Рельєф дуже впливає на генезис ґрунтів, структуру ґрунтового покриву, його просторову неоднорідність.
Роль рельєфу у ґрунтоутворенні можна оцінити при врахуванні сумісної дії всіх факторів ґрунтоутворення в границях конкретної місцевості. Наприклад у субгумідних регіонах при переважанні зволоження над випаровуваністю, в понижених ділянках рельєфу формуються лучно-болотні, дерново глинисто-піщані, дерново-глейові, дерново-підзолисті.
Дерново глинисто-піщаних ґрунтів рельєф – різноманітний. Ці ґрунти є загальними для південної частини тайгово-лісової зони Полісся України.
1.4 Рослинний покрив
Дерново глинисто-піщані ґрунти формуються під мішаними, переважно сосново-дубовими лісами з густим трав’яним покривом за умови карбонатності материнської породи чи близького залягання жорстких ґрунтових вод.
Значна доля коренів від усієї фітомаси (65 – 95 %) – найважливішого джерела гумусу. Коренева система розгалужена, основна її маса знаходиться у верхніх шарах гумусу. При відмиранні трав переважна маса органічних залишків попадає безпосередньо в ґрунт, де тісно контактує з мінеральними речовинами, що сприяє гуміфікації та закріпленню в ґрунті утворених гумусових речовин.
2 Характеристика ґрунтових особливостей 2.1 Ґрунтовий профіль
а б
а– глинисто-піщаний ландшафт;
б, в– профіль ґрунту
Мал. 1 Дерново глинисто-піщані ґрунти на древньоалювіальних пісках
2.2 Гранулометричний склад ґрунту
Первинні ґрунтові часточки, представлені мінеральними зернами, органічними та органо-мінеральними гранулами, що вільно суспсидуються у воді після руйнування клейких матеріалів, називаються гранулометричними елементами або елементарними ґрунтовими частинами (ЕГЧ).
Гранулометричний склад переважної більшості ґрунтів приблизно на 90 % представлений ЕГЧ мінеральної природи. Елементарні ґрунтові частини можуть мати будь-яку геометричну форму: шар, куб, призма.
Глинисто-піщана фракція – складається з уламків первинних матеріалів, перш за все кварцу, глини та польових шпатів. Ця фракція володіє високою водопроникністю, не набухає, а також володіє деякою вологоємністю та капілярністю.
Мокрий органолептичний метод. Зразок розтертого ґрунту зволожують і перемішують до тістоподібного стану. З підготовленого ґрунту на долоні роблять кульку і пробують зробити з неї шнур товщиною близько 3 см. Залежно від гранулометричного складу результати будуть різні:
– пісок – не утворює ні кульки, ні шнура;
– супісок – не утворює кульку, утворюються тільки зачатки шнура;
– глина – утворює довгий тонкий шнур, котрий потім легко утворює кільце без тріщин [2; 37].
Отже, гранулометричний слід ґрунту має важливе значення у формуванні родючості ґрунту. Від цього залежать водні, теплові, повітряні, загальні фізичні й фізико-механічні властивості ґрунту. Механічний склад ґрунту зумовлює окисно-відновні умови, величину ємності вбирання, перерозподіл у ґрунті загальних елементів, накопичення гумусу тощо.
продолжение
--PAGE_BREAK--2.3 Тепловий, водний, поживний режими
Рослинний покрив дає урожай біомаси в певних температурних умовах ґрунту і приземного шару повітря, рослини і рослинні залишки затінюють поверхню ґрунту, перешкоджають її перегріву і переохолодженню. Роль рослинності позначається на зменшенні добових і сезонних коливань температур у верхньому шарі ґрунту.
Тепловий режим – сукупність і визначена послідовність явищ теплообміну в системі приземний шар повітря – рослини – ґрунт – підстилаючи порода, а також сукупність процесів тепло переносу, термоакумуляції та теплорозсіювання у ґрунті.
Для оптимального зростання і розвитку рослин і мікроорганізмів ґрунту важливе значення мають коливання температури протягом доби, вегетаційного періоду, протягом року, в першу чергу орному і кореневмісному шарах. Добова динаміка температури різко виражена у перших півметра. Вдень тепловий потік напрямлений зверху вниз; вночі – знизу наверх. Максимум температури спостерігається на поверхні вдень, біля 13 год., мінімум – перед сходом сонця. На добовий режим ґрунтів суттєво впливають клімат і погодні умови місцевості, вологість ґрунтів, їх гранулометричний склад, стан поверхні, забарвлення, рельєф, наявність снігового покриву.
Тепловий баланс діяльності поверхні ґрунту – сукупність приходу і витрати потоків всіх видів енергії, що трансформується в енергію теплову і навпаки, на межі між діяльною поверхнею і атмосферою за певний проміжок часу. Він виражається рівнянням:
R
=
LE
+
P
+
A
,
де R– радіаційний баланс, кДж/м2с;
LE– прихована теплота випаровування;
E– величина випаровування або конденсат;
P– витрати тепла на турбулентний обмін;
A– теплообмін між діяльною поверхнею і нижчележачими шарами.
Дернові глинисто-піщані на древньоалювіальних пісках ґрунти володіють сприятливим тепловим режимом, що дозволяє вирощувати на них сільськогосподарські культури усього спектру господарства регіону.
Водний режим ґрунту – це сукупність явищ надходження води в ґрунт, її переміщення, змін фізичного стану, втрати з ґрунту. Кількісний вираз водного режиму ґрунту – її водний баланс, що враховує початкові і кінцеві запаси води в ґрунті за певний розрахунковий період часу.
До елементів водного режиму належать: поглинання, фільтрація, капілярне підняття, поверхневий стік, низхідний та боковий стоки, фізичне випаровування, десукція, замерзання, розмерзання, конденсація води.
Регулювання водного режиму ґрунтів здійснюється комплексом прийомів. Цілеспрямовано змінюючи прибуткові і витратні статті водного балансу, можна впливати на загальні і корисні для рослин запаси води в ґрунтах і сприяти цим отриманню високих і стійких урожаїв.
Дернові глинисто-піщані ґрунти характеризуються високою пористістю, яка забезпечує можливість оптимального зволоження ґрунту. Дощова і поливна вода легко поглинається, проникає на значну глибину, добре утримується капілярами і економно витрачається.
Поживним режимом ґрунту називають надходження, перетворення (зміна доступності), пересування і витрачання основних елементів мінерального живлення рослин.
Головні хімічні елементи, нестача яких сильно обмежує урожай, – азот, фосфор і калій.
Валовий вміст азоту в ґрунті залежить від кількості органічної речовини ґрунту.
Оскільки розкладання гумусу в тепловий період року – процес безперервний, то в ґрунті завжди міститься три групи сполук азоту різної доступності для рослин:
– мінеральні сполуки азоту, представлені нітритом, нітратами, солями амонію. Ці сполуки можуть безперервно засвоюватися рослинами;
– летогідралізуючі органічні сполуки – амінокислоти, деякі білкові речовини;
– негідралізуючі органічні сполуки, непіддатливі розкладанню розбавленими розчинами мінеральних кислот.
Вміст гумусу у дерново глинисто-піщаних ґрунтах на древньоалювіальних пісках приблизно становить близько до 30 %, у складі гумусу переважають гумінові кислоти і гумати Caі Mg.
3 Джерела антропогенного забруднення 3.1 Агрохімічні показники ґрунту
Агрохімічні показники досліджуваного ґрунту незадовільні. Він має потужний ґрунтовбирний комплекс з ємністю поглинання 10 – 12 мг-екв/100 г ґрунту. Він має нейтральну реакцію у верхніх горизонтах (рН сольове 6,5 – 6,9), яка з глибиною по профілю змінюється до теплої (рН сольове 4,6 – 4,9), яка з глибиною реакція змінюється в бік лужної (рН водне 7,5 – 8). Гідролітична кислотність цих ґрунтів невисока – близько 2 мекв/100 г ґрунту. Структура ґрунту нестійка. Фізичні і водно-фізичні властивості ґрунту різко змінюються за профілем: щільність і максимальна гігроскопічність найбільша і І – горизонті, а пористість та аерація тут мінімальні. Щільність твердої фази становить близько 4,8 г/см3. Щільність ґрунту становить 1,5 – 2 г/см3.
продолжение
--PAGE_BREAK--3.2 Джерела антропогенного забруднення
Джерела антропогенного забруднення ґрунтового покриву дуже різноманітні. З хімічних речовин, що забруднюють сільськогосподарські угіддя, особливо небезпечними токсикантами є дуже багато сполук та елементів, що мають мутагенні, канцерогенні та ембріотоксичні властивості. В ґрунті можуть накопичуватись радіоактивні речовини. А також різноманітні забруднювачі ґрунту, а це може бути забруднення нітратами.
Основні джерела забруднення ґрунтів нітратами – мінеральні добрива, рідкі стоки з тваринницьких комплексів, природні опади. Нітрати постійно циркулюють в атмосфері, земних і водних екосистемах. Їх перетворення і міграція здійснюється біогенними та абіогенними шляхами через повітря, воду, ґрунт, мікроорганізми, рослини, тварини й людину.
Підвищений вміст нітратів у ґрунті спричинює інтенсивне накопичення їх в рослинах, що відіграють роль бар’єра в міграції нітратів у навколишнє середовище. Прямою залежністю від кількості внесених добрив характеризується і забруднення ґрунтів та рослинницької продукції нітратами. Високий його рівень пов’язаний також і з незбалансованістю між основними елементами живлення і високим співвідношенням між органічними і мінеральними добривами. Збільшення цього співвідношення до величин понад 1: 12 тонн органічних добрив на кілограм діючої речовини мінеральних добрив призводить до затухання ґрунтотворного процесу, уповільнення гуміфікації. Використання високих доз добрив призводить не тільки до втрати гумусного фонду, а й до інших негативних наслідків: змінюють чисельність, видовий та груповий склад мікроорганізмів, зазнає розвитку патогенна мікрофлора. Надлишок нітратів обумовлює зміну окислювально-відновного потенціалу та газового режиму ґрунтів. Рівень накопичення нітратів у рослинах залежить від генезису ґрунту, вмісту в ньому органічної речовини та мінерального азоту, кліматичних чинників, умов мінерального живлення.
Пестициди
Надмірне використання пестицидів завдає шкоди довкіллю, включаючи тварин та людину. Нешкідливих пестицидів не існує, багато з них завдають вираженої канцерогенної та мутагенної дії. Потрапляючи з продуктами харчування до організму людини, пестицидні препарати можуть спричинити низку захворювань: алергію, дерматит та інші.
Деякі пестициди здатні до міграції в природному середовищі: з ґрунту вони потрапляють у води поверхневого та підземного стоку, атмосферу, а через продукти рослинного і тваринного походження – в організм людини.
У районах з інтенсивним застосуванням пестицидів відбувається зміна чисельності та видового складу комах, птахів, а особливо мешканців ґрунту. Вже відомо понад 800 видів комах не чутливих до інсектицидів. Швидко зростає чутливість бур’янів до гербіцидів, грибкових захворювань, що поширюються – до фунгіцидів. За наявними даними лише 1 – 3 % фунгіцидів та інсектицидів досягають мети, лише 5 – 40 % гербіцидів знищують бур’яни. Залишки гербіцидів потрапляють в ґрунт, водойми та атмосферу. Залишкові їх кількості потрапляють як до рослинницької продукції, так і до питної води. Пестициди здатні накопичуватися в живих організмах. Всі пестициди уповільнюють розчинення фосфатів у ґрунті.
Отже, все, що «викидається» в результаті життєдіяльності людини в кількостях, які перевищують межу допустимого рівня – спричинює забруднення. Джерелами забруднення можуть бути промислові та транспортні об’єми (підприємства, АЕС, заводи, фабрики, склади нафтопродуктів та паливно-мастильних матеріалів, звалища промислових і будівельних відходів), а також аварія на ЧАЕС.
4 Деградаційні процеси 4.1 Причини виникнення ерозії
Ерозія ґрунтів – найбільш розповсюджений процес руйнування ґрунтового покриву, що включає винос, перенос і перевідкладання ґрунтової маси.
У залежності від головного фактора руйнування ерозію поділяють на водну і вітрову (дефляцію). Водна ерозія ґрунтів поділяється на два види: площинна і лінійна. Площинна – змив верхнього шару ґрунту мілкими струминами дощових і талих вод, що приводить до поступового зникнення потужності верхнього гумусового шару ґрунту. Лінійна ерозія – розмив ґрунту в глибину концентрованим струменем води. При лінійній ерозії утворюються глибокі ритвини, яри, балки, які приводять до повного руйнування ґрунту.
Ерозія спостерігається в усіх частинах світу. Нею охоплено 70 – 80 % площі сільськогосподарських угідь. Темпи ерозії при нераціональному природокористуванні особливо прискорені в гірських інтенсивно вологих, чи навпаки – аридних районах.
Водна ерозія, крім втрати найбільшої родючої частини ґрунту, супроводжується іншими несприятливими явищами: втратою талих і дощових вод, зменшенням запасів води в ґрунті, розчленовуванням полів, замуленням рік, ставків, водойм і водоймищ.
Розвиток водних ерозій залежить від ряду факторів. Потужність снігового покриву й інтенсивність його танення визначають характер поверхневого стоку. Всі умови, що сприяють формуванню великого стоку, стимулюють прояв ерозії.
На інтенсивність ерозії впливає і характер рельєфу: форма, крутизна і довжина схилів, величина і форма водозборів. Ерозія підсилюється на опуклих, крутих і довгих схилах.
Прояву водної ерозії сприяє відсутність рослинного покриву на орних ґрунтах навесні при таненні снігу й у період осінніх дощів. До того ж завжди під дією сільгоспмашин в орних ґрунтах руйнується структура, ущільнюється поверхня ґрунту, зменшується кількість органічної речовини.
Водна ерозія викликає зміну не тільки фізичних властивостей, але й скорочує чи знищує гумусовий горизонт. Внаслідок цього помітно зменшуються запаси гумусу, азоту, фосфору, калію й інших поживних елементів. Ґрунт втрачає свою родючість.
Вітрова ерозія поширена переважно в районах недостатнього зволоження і низької відносної вологості повітря. Дефляції особливо піддані ґрунти степів, саван, напівпустель і пустель. Посиленню руйнівної дії вітрів сприяє рельєф із древніми балками стоку вздовж напрямку пануючих вітрів, малогумусність і легкий гранулометричний склад ґрунтів, широке поширення ярих, зернових і просапних культур, коли ґрунт значну частину року не прикритий рослинністю. Дефініцію ґрунтів легкого гранулометричного складу може викликати вітер зі швидкістю 3 – 4 м/с. Структурні ґрунти стійкі до вітрової ерозії, ніж розпилені. Вітрова ерозія виявляється у вигляді курних бур і повсякденної дефляції.
Повсякденна ерозія повільно, але постійно руйнує ґрунт. Ерозійно-небезпечні землі в окремих областях складають до 40 %. видування верхнього шару ґрунту, як і у випадку з водною ерозією, веде до скорочення потужності гумусового профілю, зменшення запасів гумусу, азоту й інших елементів живлення в ньому.
З кліматичних факторів на розвиток ерозійних процесів впливає швидкість та напрям вітру, кількість вітряних днів, що обумовлюють інтенсивність вітрової ерозії, перенос снігу і т.д.
Рельєф, як і кліматичні умови, є одним з визначальних умов розвитку вітрової та водної ерозії. Рельєф обумовлює перерозподіл тепла та опадів на поверхні ґрунтів. Рельєф – це форма поверхні, сукупність нерівностей на поверхні земної кори. Він може бути рівнинним, спокійним, або пересіченим, це і впливає, головним чином, на характер розвитку ерозійних процесів. На рівнинній поверхні, навіть при значній інтенсивності дощу поверхневий стік формується слабо і вона розвивається слабо. На відкритій місцевості створюються умови для розвитку вітрової ерозії. На розчленованому рельєфі відбувається перенос і накопичення снігу, перерозподіл рідких опадів. Крутизна та характер схилу обумовлюють інтенсивність змиву ґрунту.
Мулисті та глинисті частки, змиті з полів, осідають в озерах, ставках, водосховищах, погіршують якість води в річках. В результаті швидко знижується пористий об’єм водосховищ, погіршуються умови судноплавства, зменшується виробництво електроенергії, рибопродуктивність водоймищ. Забруднення води погіршує умови функціонування промислових підприємств, які використовують поверхневі води, зростають затрати на очищення води для комунальних та промислових потреб, зростає рівень захворюваності населення. Змив ґрунту з полів приводить до цвітіння вод в річках та озерах, погіршуються умови для використання поверхневих вод для зрошення.
Захист ґрунтів від ерозії, як правило, включає цілий комплекс організаційних, агротехнічних, лісомеліоративних та гідротехнічних заходів. Максимальний ефект досягається лише у випадку захисту всієї вододільної площі і застосування комплексу мір.
Агротехнічні заходи по боротьбі з водною ерозією спрямовані перш за все на регулювання поверхневого стану талих і дощових вод. Важливе значення має правильний обробіток ґрунту: оранка, культивація, посів поперек схилу, борозни і гряди затримують стік, поглинають воду, зменшують розмив і сприяють накопиченню вологи в ґрунті. В умовах надлишкового зволоження обробіток ґрунту і посів здійснюють під невеликим кутом до схилу для повільного відводу надлишкової води. На схилах більше 2 % додатково проводять обвалування зябу, боронування, лункування для затримки стоку. Обвалування з перемичками створює на поверхні мережу мікро водойм, що затримують талу воду. Для створення рівномірного сніжного покриву застосовують снігозатримання, снігозахисні заходи: оранку снігу, прикочування, щити та ін. Лісосмуги і куліси розміщають уздовж загального напрямку горизонталей, не допускаючи локальних концентрацій снігу.
Для скорочення поверхневого стоку в ряді південних районів рекомендують безполицеву оранку зі збереженням стерні чи поживних залишків. У інших регіонах доцільна глибока зяблева оранка у 3 – 5 років один раз. Вона збільшує запаси вологи і зменшує вплив. У гірських умовах для запобігання й ослаблення водної ерозії проводять терасування схилів. Розмір і ухил терас регулюють так, щоб поверхневий стік можна було затримати в каналі чи скинути.
Крім зміцнення вершин і схилів ярів та балок для боротьби з водною ерозією використовують лісопосадки на прилеглих площах. Весь комплекс протиерозійних заходів приводить до регулювання снігового покриву, стану талих і зливових вод, до переходу поверхневого стоку у внутріґрунтовій, до скорочення водної ерозії.
На землях, підданих вітровій ерозії, чисті пари заміняють зайнятими, сидеральними і кулісними. Куліси з високостебельних рослин охороняють ґрунт від видування навесні і влітку, а взимку сприяють снігозатриманню.
Отже, прояву водної ерозії сприяє відсутність рослинного покриву на орних ґрунтах навесні при таненні снігу й у період осінніх дощів. До того ж завдяки впливу сільгоспмашин в орних ґрунтах руйнується структура, ущільнюється поверхня ґрунту, зменшується кількість органічної речовини.
продолжение
--PAGE_BREAK--4.2 Дефляція ґрунтів
Вітрова ерозія поширена переважно в районах недостатнього зволоження і низької відносної вологості повітря. Дефляції особливо піддані ґрунти степів, саван, напівпустель і пустель. Дефляцію ґрунтів легкого гранулометричного складу може викликати вітер зі швидкістю 3-4 м/с. посиленню руйнівної дії вітрів сприяє рельєф із древніми балками стоку вздовж напрямку пануючих вітрів, малогумусність і легкий гранулометричний склад ґрунтів, широке поширення ярих зернових і просапних культур, коли ґрунт значну частину року не прикритий рослинністю.
Дія вітру слабкіше виявляється на вологому ґрунті, що володіє збільшеною зв’язністю, де прискорене зростання рослин сприяє швидкому створенню ґрунтозахисного покриву. Пилові бурі розвиваються при дуже сильних вітрах, які підхоплюють і переносять на значні відстані дрібні ґрунтові частинки. Пилові бурі приносять велику шкоду сільському господарству. Вони ушкоджують посіви, місцями повністю здувають гумусовий шар.
Для боротьби з вітровою ерозією здійснюють заходи по накопиченню вологи в ґрунті, забезпечують постійний захист ґрунту рослинним покривом від видування. Широке впровадження отримав без відвальний обробіток ґрунту, при якому на поверхні оброблюваного ґрунту залишається більша частина рослинних решток. Проводять полосне або суцільне заміщення стерні при високому зрізі. В районах з високим ризиком вітрової ерозії запроваджують ґрунтозахисні сівозміни з розміщенням посівів смугами поперек переважаючого напрямку вітрів через 50 – 100 м. На пасовищах регулюють випас худоби з метою збереження травостою.
Лісомеліорація – важлива ланка в боротьбі з дефляцією.
На пасовищах вітрова ерозія виникає від вибивання дерну худобою. На розбитих пісках необхідно заборонити випас худоби, влаштувати скотопрогони і засівати ділянки цінними кормовими травами. Для запобігання вибиванню варто періодично виділяти ділянки зі збідненим і засміченим травостоєм для підкошення і підсіву кормових трав. Бажано обводнювати пасовища і створювати лісосмуги-«парасолі» для запобігання перегріву і бур’янів.
4.3 Хімічне забруднення
Проблема забруднення довкілля важкими металами весь час загострювалась і нині набула загрозливих розмірів. У багатьох індустріальних районах світу з’явились техногенні біогеохімічні зони з аномально високим вмістом у ґрунті важких металів.
За ступенем можливого негативного впливу важких металів-забруднювачів на ґрунт, рослини, тварини та людину виділяють три класи небезпеки:
–високо небезпечні;
–небезпечні;
–мало небезпечні.
До першого класу належать арсен, кадмій, ртуть, селен, свинець, кобальт, цинк, фтор.
До другого класу належать – бор, кобальт, нікель, молібден, сурма, хром.
До третього класу – барій, ванадій, манган, стронцій.
Основними джерелами надходження важких металів на земну поверхню є пилогазові викиди гірничорудної, металургійної та хімічної промисловості. Забруднення ґрунтового покриву дуже тісно пов’язане з роботою електростанцій, автомобільного та залізничного транспорту. Підвищений вміст важких металів в ґрунті може бути наслідком застосування у сільськогосподарському виробництві меліоратів, добрив та пестицидів, а також використання для зрошення забруднених побутових і промислових стічних вод.
Найістотніші наслідки спостерігаються на територіях, що прилягають до підприємств. Наприклад, на металургійних заводах підвищений вміст важких металів виявляється на відстані до 15-20 км. Зона впливу комбінатів по виробництву азотних добрив простягається до 40 км. Поблизу таких підприємств формується тепло генна пустеля в радіусі від 100-300 м. до 1,5-2 км залежно від потужності підприємства, рельєфу та клімату місцевості.
У промислових районах, де застосовується зрошення посівів водами з підвищеним вмістом важких металів, значне забруднення може спостерігатися на відстані 20-30 км від джерела забруднення. Це результат вторинного забруднення ґрунтів важкими металами при зрошенні. На великих промислових комплексах зони забруднення окремих підприємств можуть перекриватися, а токсичні викиди переноситись у віддалені райони, розширяючи територію забруднення.
Локальне забруднення сільськогосподарських угідь важкими металами можуть спричинити транспортні засоби. Вздовж автодоріг з високою інтенсивністю руху (10-20 тис. машин за добу) забруднення зазнає придорожня смуга на відстані до 200 м із переважанням свинцю, що міститься в антидетонаційних присадках до бензину. З продуктами дизельного палива, мастильними матеріалами та відходами автопокришок у довкілля потрапляють кадмій та цинк.
Розподіл важких металів шляхів залежить від інтенсивності та швидкості руху автотранспорту, напряму вітру. Максимальне забруднення ґрунтів спостерігається на відстані 7-10 м від дороги, а в зоні – 30-80 и. відмічається зниження врожайності і різке погіршення якості сільськогосподарської продукції. До забруднювачів ґрунтів належать також мінеральні добрива і хімічні меліорати, істотним недоліком яких є наявність в них баластних речовин, у тому числі токсичних речовин і сполук.
Рівень забруднення ґрунту та закономірності просторового поширення важких металів залежить від потужності підприємств-забруднювачів, тривалості їх діяльності, якості сировини, технології виробництва, ефективності роботи очисних споруд.
За даними А.Є.Басманова і А.В.Кузнецова, кількість важких металів у фосфорних добрив, що випускаються в СНД, коливається в широких межах і в середньому становить, г/т: міді – 127; цинку – 134; кадмію – 3,0; свинцю – 34; нікелю – 92; хрому – 121 (табл. 4.3).
Таблиця 4.3. Вміст важких елементів в мінеральних добривах,
г/т діючої речовини
Азотні та калійні добрива забруднені важкими металами меншою мірою. Особливу екологічну небезпеку становить ненормоване застосування хімічних меліорантів і відходів промисловості. Наприклад, при внесенні фосфогіпсу в нормах 5-20 т/га у ґрунт надходить 100-400 кг стронцію. Використання на добриво піритних огарків забруднює ґрунт свинцем. При фосфоритуванні у ґрунт потрапляють фтор і стронцій, при внесенні сечовини – арсен.
Фосфорити містять ртуть від 10 до 1000 мг/кг, калієві сольові відклади – до 10, вапняки – 0,03-0,7 мг/кг.
Небезпечним для ґрунту є систематичне використання як добрива осадів стічних вод, забруднених важкими металами. Шкіряні, годинникові та інструментальні заводи істотно забруднюють осади хромом, електронна промисловість – кадмієм, великі міста з розвинутим автотранспортом – свинцем.
Дернові глинисто-піщані ґрунти здатні в одному лише орному шарі глибиною до 20 см міцно утримувати 40-60 т/га свинцю. Однак у самому ґрунті виникає гостра токсикологічна ситуація. Л.К.Садовнікова виділяє такі основні етапи у реакції ґрунтів на техногенний вплив та їх еволюцію від природного до техногенного порушеного стану:
1) накопичення хімічних забруднювачів до критичного рівня;
2) значна зміна фізичних і хімічних властивостей ґрунтів – несприятливі зміни рН, втрата структури;
3) несприятливий вплив ґрунтових умов на рослинний покрив;
4) розвиток процесів ерозії та дефляції;
5) деградація ґрунтів;
6) утворення техногенної пустелі.
Отже, важкі метали забруднюють не лише ґрунти. До 30-40 % важких металів та їх похідних потрапляє із ґрунту у підґрунтові води. Під дією забруднення гинуть трав’янистий покрив і лісові насадження, знижується врожайність сільськогосподарських культур і погіршується якість продукції.
продолжение
--PAGE_BREAK--4.4 Забруднення ґрунтів радіонуклідами
Внаслідок Чорнобильської катастрофи значна територія України зазнала радіоактивного забруднення. Погіршився екологічний стан сільськогосподарських угідь. Площа забруднених земель збільшується за рахунок радіоактивних викидів діючих атомних електростанцій, що знаходяться в безпосередній близькості. За оцінками спеціалістів, на АЕС лише трохи більше 2 % ядерного палива використовується ефективно. Близько 98 % його йде у відходи, що становить радіоактивні продукти (плутоній, цезій і стронцій), які неможливо скоротити, а тільки можна вічно зберігати у спеціальних могильниках. Технічно складним є питання про демонтаж АЕС, який слід обов’язково проводити через 30-50 років після введення станції у дію.
Особливо небезпечні забруднення радіонуклідами з катастрофічними екологічними наслідками виникають через ядерні вибухи та аварії на об’єктах атомної промисловості і енергетики. Спочатку, потрапивши в атмосферу, радіонукліди випали на ґрунт, рослини, води. У ряді районів тварини і люди зазнали радіоактивного опромінювання. Висока міграційна здатність у харчовому ланцюзі ґрунт → рослина → тварина → продукти тваринництва, обумовила їх надходження до організму людини.
На зовнішнє опромінювання припадає основна частина дози опромінення людини і тварини за короткий період, через те воно обумовлене насамперед випромінюванням радіонуклідами з коротким періодом напіврозпаду (132Ге, 132І, 131І та ін.). Наявність довготривалих радіонуклідів (90Sz, 37Cs, 239Pu, 240Puта ін.), у харчовому ланцюзі спричинює внутрішнє опромінення людини і тварини.
Особливість радіоактивного забруднення ґрунтового покриву полягає в тому, що маса радіоактивних домішок дуже мала і вони не приводять до кількісних змін основних властивостей ґрунту. Вміст гумусу, елементів живлення, ємність катіонного обміну, рН та інші показники не змінюються. Істотне значення мають розподіл радіонуклідів по профілю ґрунту, їх концентрування у ґрунтовому розчині, ступінь рухомості та доступність рослинам.
За умов жорсткого вітрового режиму, при зменшеній вологості ґрунту та відсутності рослинності існує безпека переносу радіонуклідів потоками вітру. Вони також можуть змиватися зі схилів і з водами поверхневого стоку потрапляти у водойми.
Велику небезпеку являють собою стронцій-90 та цезій-137, що можуть накопичуватись і тривалий час зберігатися у ґрунтах. Маючи подібні хімічні властивості до кальцію і калію, стронцій-90 та цезій-137 інтенсивно поглинаються рослинами. Потім з продуктами рослинного чи тваринного походження вони потрапляють до людського організму, де стронцій накопичується в кісткових, цезій – у м’язових тканинах. Маючи період напіврозпаду відповідно 28,6 та 30,2 року, ці радіонукліди тривалий час зберігаються в зараженому організмі.
Отже, людство використовує мільярди тон сировини, а на корисний продукт перетворює лише 1-2 %. Тобто 98-99 % взятого з природи викидається у вигляді відходів, звалищ, забруднюючи родючі ґрунти. У зв’язку з забрудненням ґрунту доцільно запропонувати рекомендовану систему показників родючості ґрунтово-екологічного моніторингу, особливо при введенні інтенсивного землеробства.
5 Рекультивація ґрунтів 5.1 Рекультивація ґрунтів
Рекультивація земель – це комплекс робіт, спрямованих на відновлення продуктивності і господарської цінності порушених земель, а також на поліпшення умов довкілля відповідно інтересам суспільства. Будь-яке будівництво, добування корисних копалин, геологорозвідка не починаються доки не буде розроблено проект рекультивації порушеного ґрунтового покриву.
Основне завдання рекультивації полягає в тому, щоб привести порушені землі в придатний стан, для використання в сільському господарстві, лісовому, рибному господарстві для промисловості, цивільного будівництва, створення зон відпочинку або пам’яток природи.
В регламентуючих положеннях «Науково-методичних рекомендацій по рекультивації порушених земель в Україні» вказано, що рекультивація земель – один з ефективних заходів у вирішенні питань раціонального використання земельних ресурсів і проблеми охорони природи в цілому. Рекультивації підлягають усі землі, що зазнають змін у рельєфі, ґрунтовому покриві, материнських не підстеляючих породах, що відбуваються або вже відбулися у процесі гірничих, будівельних, гідротехнічних та інших робіт. Слід рекультивувати також еродовані ґрунти, а при відповідних умовах шляхом землювання – кам’янисті місця і землі з неглибокими і низькопродуктивними ґрунтами. Рекультивація має соціальне значення у справі виховання бережливого ставлення до природних ресурсів і зокрема земельних багатств України.
Роботи з рекультивації порушених земель виконують поетапно і поділяють на технічну та біологічну рекультивацію. Технічна рекультивація є комплекс інженерних робіт.
5.2 Технічний етап рекультивації
Порушені землі приводяться в придатний стан в ході проведення технологічних робіт, а при неможливості не пізніше, як за рік після їх завершення. Рекультивація здійснюється поетапно.
Технічний етап рекультивації включає наступний комплекс робіт:
–знімання та складування родючого шару ґрунту і потенційно родючих порід;
–селективне вийняття і формування відвалів розкривних порід;
–формування відвалів шахт, кар’єрів;
–планування поверхні, терасування, закріплення схилів, відкосів, відвалів;
–хімічна меліорація токсичних порід;
–покриття спланової поверхні шаром родючого ґрунту або потенційно-родючих порід;
–інженерне обладнання території (дороги, виїзди);
–планування на та бортів кар’єра при створенні водоймищ.
Комплекс робіт залежить від стану порушених земель та напрямку їх подальшого використання. Селективне формування відвалів та зняття родючого шару ґрунту є обов’язковим при проведенні будь-яких гірничих робіт, промисловому чи цивільному будівництві. Родючий шар використовується для землювання низькородючих та еродованих земель.
При проведенні рекультиваційних робіт обов’язковим є при формуванні відвалів селективне добудування і формування відвалів. Гумусовий шар, потенційно родючі та інші породи добуваються, транспортуються та складуються роздільно.
Якщо гумусовий шар не використовується для рекультиваційних робіт, він зберігається спеціальних відвалах (до 10 м висоти). Поверхня таких відвалів планується і засівається бобовими травами для захисту від ерозії та підтримки достатнього рівня біологічної активності ґрунту.
При формуванні відвалів порід відразу здійснюється грубе планування поверхні. При цьому ділянки для використання в сільському господарстві повинні бути близькі до рівнинних без замкнутих понижень та бокових ухилів. Загальний ухил поверхні для Полісся може складати 1-2°, для лісостепу і Степу – 1°. Після одно-дворічної усадки порід здійснюється кінцеве планування поверхні, відвали покриваються родючим шаром ґрунту і передаються в освоєння.
продолжение
--PAGE_BREAK--5.3 Біологічний етап рекультивації
Біологічна рекультивація – це етап загальної рекультивації, що охоплює комплекс агротехнічних і фітомеліоративних заходів для підвищення родючості порушених земель.
Біологічна рекультивація може бути сільськогосподарською або лісовою. Сільськогосподарська рекультивація слугує для підготування земель під ріллю, багаторічні насадження чи природні кормові угіддя.
Лісова рекультивація передбачає вирощування на рекультивованих землях певного набору лісових культур, які в подальшому можна використовувати як товарні або парникові лісопосадки, спортивно-оздоровчі і захисно-декоративні зони.
Вибір того чи іншого виду рекультивації базується на економічних, господарських та фізико-географічних особливостях розміщення ділянки порушених земель, складу, властивостей та рівня родючості порід та наявності родючого шару ґрунту. Найбільшу цінність являють землі, що планується використовувати під сільськогосподарські угіддя. Їх готують особливо ретельно, включаючи обов’язкове нанесення на сплановану поверхню шару родючого ґрунту або потенційно родючих порід.
В областях з поширенням родючих ґрунтів і нетоксичних розкривних порід проводять сільськогосподарську рекультивацію. Вона проходить у кілька стадій: вапнування, розпушування до глибини 60 см, внесення добрив, посів злаково-бобової суміші. Після цього вводять спеціальну сівозміну, де 40-50 % складають багаторічні трави.
Біологічна рекультивація включає комплекс заходів по створенню водно-повітряного і поживного режимів для сільськогосподарських і лісових порід. Біологічна рекультивація передбачає:
–введення сидеральних сівозмін;
–внесення підвищених норм органічних та мінеральних добрив;
–мульчування;
–глибоке рихлення.
Меліоративні заходи на верхній шар ґрунту повинні бути максимально ефективні з метою скорочення термінів окупності затрат на рекультивації.
Напрямок і методи біологічної рекультивації розрізняють залежно від географічного положення району, його кліматичних, фізичних і господарсько-економічних особливостей. Найбільш дешевим видом освоєння рекультивованих територій вважається залісення. Для поліпшення властивостей верхнього шару відвалів, для нагромадження в ньому органічної речовини й азоту перед посадкою дерев висівають люпин, люцерну з наступним їхнім захворюванням. Дерева саджають в заповнені нетоксичною породою або ґрунтом ямки чи борозни.
6Сільськогосподарське використання ґрунтів 6.1 Сільськогосподарське використання дерново глинисто-піщаних ґрунтів на древньоалювіальних пісках
Ґрунти володіють високою природною родючістю і придатні під всі районовані в зоні сільськогосподарські культури.
Заходи щодо підвищення продуктивності цих ґрунтів повинні бути спрямовані передусім на регулювання водного і поживного режимів. Ґрунт в сільському господарстві виступає як основний засіб виробництва.
Ґрунт – основний засіб і об’єкт праці в сільськогосподарському виробництві, а його розподіл є причиною гострих соціальних конфліктів.
До заходів, що направлені на підвищення сільськогосподарської продуктивності ґрунтів, відносять наступні:
–внесення добрив – органічних і мінеральних;
–обробка з урахуванням конкретних ґрунтових умов рельєфу інших чинників, а саме: з одного боку, поглиблення орного шару для поліпшення водно-повітряного, поживного і теплового режимів ґрунту;
–застосування для боротьби з водною ерозією ґрунтозахисних сівозмін з багаторічними травами, оранка упоперек схилів.
Розвиток сільського господарства потребує правильного обліку особливостей ґрунтового покриву при розміщенні й плануванні його галузей, при виборі й розміщенні культурних рослин, агротехніки, використання добрив. Наприклад, багато культурних рослин не виносять високої кислотності ґрунтів (пшениця, кукурудза), надлишку СаСО3 (чай, цитрусові), віддають перевагу слабкому засоленню. Тому важливе значення має раціональне використання цих ґрунтів та їх охорона.
6.2 Вплив пестицидів на ґрунт
Пестициди – отрутохімікати для боротьби з бур’янами (гербіциди), із грибковими хворобами (зооциди), широко застосовуються в сільському господарстві і зберігають більше 30 % врожаю. Найбільше застосування знаходять такі пестициди: хлоровані вуглеводи, дієни, складні ефіри фосфорних кислот. При обробці посівів пестицидами основна їх частина накопичується на поверхні рослин. Вони адсорбуються органічною речовиною ґрунтів і мінеральними колоїдами. Надлишки пестицидів можуть мігрувати з гравітаційним потоком і потрапляти в ґрунтові води. Накопичуючись у ґрунті, вони можуть передаватися до ланцюга харчування і викликати захворювання тварин і людей. Нагромадження залишків пестицидів у ґрунті залежить і від природи токсиканта. Найбільш стійкі – хлорорганічні сполуки і група дієнів. Вони зберігаються у ґрунті протягом декількох років. До того ж, чим вище доза, тим довше зберігається токсикант. Фосфорорганічні сполуки і похідні карбамідної кислоти втрачають свою токсичність менше ніж за 3 місяці і при розкладі не утворюють токсичних метаболітів.
Основна умова охорони ґрунтів від забруднення пестицидами:
–створення і застосування менш токсичних і менш стійких сполук і зменшення доз їхнього внесення у ґрунт. Розкладаннню токсикантів сприяють реакції окиснення, відновлення і гідролізу. Найбільш активне розкладання пестицидів здійснюють мікроорганізми. Деякі хімікати токсичні для мікроорганізмів ґрунту, але у дозах, які рекомендуються для виробництва, значної шкоди не завдають.
Охорона ґрунтів від надлишку пестицидів має ряд спільних рис з охороною ґрунтів. Розробка нових довгостроково діючих гранульованих форм добрив, застосування комплексних форм, використання правильної технології їх внесення, дотримання правил збереження і транспортування – все це охороняє ґрунт від надлишку пестицидів.
Отже, одна із найцінніших властивостей ґрунту – здатність його до самоочищення – зумовлюється головним чином завдяки життєдіяльності бактерій. Детоксикація і руйнування отрутохімікатів знаходиться у прямій залежності від біохімічної активності ґрунтів. Ці процеси інтенсивніше відбуваються в ґрунтах з великою кількістю гумусу, при внесенні органічних добрив.
продолжение
--PAGE_BREAK--7 Розрахунок розмірів шкоди, зумовленої забрудненням і засміченням земельних ресурсів 7.1 Визначення забруднення земельних ресурсів
Забруднення земельних ресурсів – попадання на поверхню та всередину ґрунту забруднювачів, що не розкладаються в процесі самоочищення ґрунту і змінюють його властивості.
Землі вважаються забрудненими, якщо в їх складі виявлені кількісні або якісні зміни, що сталися в результаті господарської діяльності та інших антропогенних факторів.
Фактори забруднення земель встановлюються інспекторами Державної екологічної інспекції Міністерства охорони навколишнього середовища. Визначення обсягу забруднення земельних ресурсів у кожному випадку є самостійним завданням через різноманітність геоморфологічних, геологічних та гідрологічних умов, обмеженість інформації про них на конкретних ділянках. За наявності інформації про кількість забруднюючої речовини, яка проникла у певний шар землі чи засмітила її поверхню, визначають на місці площу, глибину проникнення та обсяги забруднення. Терміновим загальнодержавним завданням є глибоке екологічне і біохімічне дослідження, розробка програми необхідних оздоровчих заходів в інших регіонах екологічних катастроф.
При одночасному забрудненні земель кількома забруднюючими речовинами загальний розмір шкоди визначається як сума втрат від кожної забруднюючої речовини.
При обчисленні розміру шкоди, завданої земельним ресурсам в результаті несанкціонованих звалищ побутових, промислових та інших відходів, уводиться коефіцієнт 10, а токсичних відходів – 100.
Розмір відшкодування шкоди Рвв визначається за формулою:
Рвв = А · Гд · Кз · Кн · Жегз, (1)
де: А – питомі витрати на ліквідацію наслідків забруднення земельної ділянки, які визначаються, як 0,5 Гд;
Гд – грошова оцінка земельної ділянки до забруднення, грн. (формула 2);
Кз – коефіцієнт, що характеризує вміст забруднюючої землі (м3) в об’ємі забрудненої землі (м3) залежно від глибини просочування;
Кн – коефіцієнт небезпечності забруднюючої речовини (додаток 1);
Шегз – показник шкали еколого-господарського значення земель (додаток 2).
Грошова оцінка земельної ділянки до забруднення (Гд) визначається:
Гд = ∑ (Пагр ∙ Гагр), (2)
де Пагр – площа агровиробничої групи ґрунтів (м2);
Гагр – грошова оцінка 1 м2 агровиробничої групи ґрунтів (грн./м2), яка визначається:
, (3)
де:
Гу – грошова оцінка 1 м2 відповідних угідь сільськогосподарського підприємства (грн./м2), яка визначається за матеріалами грошової оцінки земель щодо конкретних власників за даними земельного кадастру районного відділу земельних ресурсів;
Багр – бал бонітету агровиробничої групи ґрунтів земельної ділянки;
Бу – бал бонітету 1 га відповідних угідь сільськогосподарського підприємства (додаток 6).
Коефіцієнт забруднення землі (Кз) визначається за формулою:
, (4)
де:
Озр – об’єм забруднюючої речовини (м3);
Тз – товщина земельного шару, що є розмірною одиницею для розрахунку витрат на ліквідацію забруднення залежно від глибини просочування і дорівнює 0,2 м;
Пд – площа забрудненої земельної ділянки;
Іп – індекс поправки до витрат на ліквідацію забруднення залежно від глибини просочування забруднюючої речовини (додаток 3).
За відсутністю даних про об’єм забруднюючої речовини його величина розраховується:
, (5)
де:
Взр – вага забруднюючої речовини (т);
Щзр – відносна щільність забруднюючої речовини (т/м3) (додаток 4).
Задача
У селищі міського типу на ділянці нафтопроводу стався витік сирої нафти на площу 180 м2. Маса забруднюючої речовини склала 3,5 т. Нафта просочилась у ґрунт на глибину 40 см.
Визначаємо розмір шкоди від забруднення:
1.Кн = 3 (надзвичайно небезпечний забруднювач).
2.Шегз = 3 (землі сільських населених пунктів та селищ міського типу.
3.Іп = 0,08.
4.Щзр = 0,73 – 1,04
5.Визначаємо об’єм забруднюючої речовини:
м3
6.Визначаємо коефіцієнт забрудненості:
7.Визначаємо грошову оцінку 1 м2 агровиробничої групи:
8.Визначаємо грошову оцінку земельної ділянки до забруднення:
Гд =(180 ∙ 0,07) = 12,6
9.Визначаємо розмір відшкодування шкоди:
Рвв = 6,3 ∙ 12,6 ∙ 1,43 ∙ 3 ∙ 3 = 1021,6206.
Отже, розмір відшкодування шкоди за забруднення ґрунтів селища міського типу становить 1021,62 гривні.
продолжение
--PAGE_BREAK--