Воздействие человеческого общества на почвенный покров представляет собой одну из сторон общего влияния человека на окружающую среду. почвенный земельный фонд
На протяжении истории воздействие человеческого общества на почвенный покров непрерывно возрастало. В отдаленные времена бесчисленными стадами была сведена растительность и вытоптана дернина на обширной территории аридных ландшафтов. Дефляция (разрушение почв под действием ветра) довершила уничтожение почв. В более близкое время в результате бездренажного орошения десятки миллионов гектаров плодородных почв превратились в засоленные земли и соленые пустыни. В 20 в. большие площади высокоплодородных пойменных почв были затоплены или заболочены в результате строительства плотин и водохранилищ на крупных реках. Однако, как ни велики явления разрушения почв, это лишь небольшая часть результатов воздействия человеческого общества на почвенный покров Земли. Основной результат человеческого воздействия на почву - постепенное изменение процесса почвообразования, все более глубокое регулирование процессов круговорота химических элементов и трансформация энергии в почве.
Один из важнейших факторов почвообразования - растительность Мировой суши - подвергся глубочайшему изменению. За историческое время площадь лесов сократилась более чем вдвое. Обеспечивая развитие полезных ему растений, человек на значительной части суши заменил естественные биоценозы искусственными. Биомасса культурных растений (в отличие от естественной растительности) полностью не поступает в круговорот веществ в данном ландшафте. Значительная часть культурной растительности (до 80%) вывозится с места произрастания. Это приводит к истощению запасов в почве гумуса, азота, фосфора, калия, микроэлементов и в итоге к снижению плодородия почвы.
В отдаленные времена, в связи с избытком земли по отношению к небольшой численности населения, эта проблема решалась за счет того, что после снятия одного или нескольких урожаев обрабатываемый участок на долгое время оставлялся. С течением времени биогеохимическое равновесие в почве восстанавливалось и участок снова можно было обрабатывать.
В лесной полосе применялась подсечно-огневая система земледелия, при которой сжигался лес, а освобожденная площадь, обогащенная зольными элементами сожженной растительности, засевалась. После истощения обрабатываемый участок забрасывался и выжигался новый. Урожай при таком типе земледелии был обеспечен поступлением элементов минерального питания с золой, получаемой за счет сжигания древесной растительности на месте. Большие затраты труда на расчистку окупались очень высокими урожаями. Расчищенный участок использовался 1-3 года на песчаных почвах и до 5-8 лет на суглинистых, после чего его оставляли зарастать лесом или некоторое время использовали как сенокос или пастбище. Если после этого такой участок переставал подвергаться какому-либо воздействию со стороны человека (рубки, выпас скота), то в течение 40-80 лет (в центре и юге лесного пояса) гумусовый горизонт в нем восстанавливался. Для восстановления почв в условиях севера лесной зоны требовался в два-три раза более продолжительный период времени.
Воздействие подсечно-огневой системы приводило к обнажению почвы, увеличению поверхностного стока и эрозии почв, выравниванию микрорельефа, обеднению почвенной фауны. Хотя площадь обрабатываемых участков была сравнительно невелика, а цикл длился долго, за сотни и тысячи лет огромные территории были глубоко преобразованы подсекой. Известно, например, что в Финляндии за 18-19 вв. (т.е. за 200 лет) через подсеку прошло 85% территории.
На юге и в центре лесной зоны последствия подсечной системы особенно остро отразились на массивах песчаных почв, где коренные леса заменились специфическими лесами с господством сосны обыкновенной. Это привело к отступлению на юг северных границ ареалов широколиственных видов деревьев (ильма, липы, дуба и др.). На севере лесной зоны развитие домашнего оленеводства, сопровождаемое усиленным выжиганием лесов, привело к развитию зоны тундры из лесотундры или северной тайги, достигавших, судя по находкам крупных деревьев или их пней, берегов Северного Ледовитого Океана еще в 18-19 веке.
Таким образом, в лесном поясе земледелие привело к наиболее глубоким изменениям живого покрова и ландшафта в целом. Земледелие было, видимо, ведущим фактором широкого распространения в лесном поясе Восточной Европы подзолистых почв. Возможно, этот мощный фактор антропогенного преобразования природных экосистем оказал определенное влияние и на климат.
В степных условиях наиболее древними системами земледелия были залежная и переложная. При залежной системе использованные участки земли после истощения оставлялись на длительное время, при переложной на более короткое. Постепенно количество свободных земель уменьшалось, срок перелога (перерыва между посевами) все сокращался и, в конце концов, достиг одного года. Так возникла паровая система земледелия с двух- или трехпольным севооборотом. Однако такая усиленная эксплуатация почвы без внесения удобрений и с невысокой культурой агротехники способствовали постепенному снижению урожайности и качества продукции.
Жизненная необходимость поставила человеческое общество перед задачей восстановления ресурсов почв. С середины прошлого века началось промышленное производство минеральных удобрений, внесение которых компенсировало элементы питания растений, отчуждаемых с урожаем.
Рост населения и ограниченность площадей, пригодных для земледелия выдвинули на передний план проблему мелиорации (улучшения) почв. Мелиорация направлена, в первую очередь, на оптимизацию водного режима. Территории излишнего увлажнения и заболачивания осушаются, в аридных районах - искусственное орошение. Кроме того, ведется борьба с засолением почв, кислые почвы известкуют, солонцы гипсуют, восстанавливают и рекультивируют площади горных выработок, карьеров, отвалов. Мелиорация распространяется и на высококачественные почвы, еще выше поднимая их плодородие.
В результате деятельности человека возникли совершенно новые типы почв. Например, в результате тысячелетнего орошения в Египте, Индии, государствах Центральной Азии созданы мощные искусственные наносные почвы с высоким запасом гумуса, азота, фосфора, калия и микроэлементов. На обширной территории лессового плато Китая трудом многих поколений созданы особые антропогенные почвы - хейлуту. В некоторых странах более сотни лет проводилось известкование кислых почв, которые постепенно были преобразованы в нейтральные. В особый тип культурных почв превратились почвы виноградников южного берега Крыма, используемые более двух тысяч лет. Отвоеваны моря и превращены в плодородные земли измененные побережья Голландии.
Широкий размах получили работы по предупреждению процессов, разрушающих почвенный покров: создаются лесозащитные насаждения, сооружаются искусственные водоемы и ирригационные системы.
II. Понятие агроэкосистемы
Понятие «экосистема» предложил англичанин Артур Тенсли в 1935 г. Знание законов организации экосистем позволяет использовать их или даже менять, не разрушая до конца систему возникших природных связей.
Понятие «агроэкосистема» как сельскохозяйственный вариант экосистемы появилось в 60-е гг. Им обозначают участок территории, сельскохозяйственный ландшафт, соответствующий хозяйству. Все его элементы связаны уже не только биологически и геохимически, но и экономически. Профессор Л. О. Карпачевский в предисловии к русскому переводу американской книги «Сельскохозяйственные экосистемы» подчеркнул двойственную социально-биологическую природу агро-экосистемы, структуру которой во многом определяет человек. По этой причине агроэкосистемы относятся к числу так называемых антропогенных (т.е. созданных человеком) экосистем. Однако она все же ближе к естественной экосистеме, чем, скажем, к другому варианту антропогенных экосистем - городских.
Агроэкосистемы это антропогенные (т.е. созданные человеком) экосистемы. Человек определяет их структуру и продуктивность: он распахивает часть земель и высевает сельскохозяйственные культуры, создает сенокосы и пастбища на месте лесов, разводит сельскохозяйственных животных.
Агроэкосистемы автотрофны: их основной источник энергии - солнце. Дополнительная (антропогенная) энергия, которую использует человек при обработке почвы и которая затрачена на производство тракторов, удобрений, пестицидов и т.д., не превышает 1 % солнечной энергии, усваиваемой агроэкосистемой.
Как и естественная экосистема, агроэкосистема состоит из организмов трех основных трофических групп: продуцентов, консументов и редуцентов.
Сельскохозяйственные экосистемы или агроэкосистемы (АгрЭС) относятся к числу антропогенных экосистем, которые наиболее близки к естественным. Эти ансамбли видов искусственны, так как состав выращиваемых растений и разводимых животных определяет человек, стоящий на вершине экологической пирамиды и заинтересованный в получении максимального количества сельскохозяйственной продукции: зерна, овощей, молока, мяса, хлопка, шерсти и т.д. В то же время АгрЭС, как и естественные экосистемы, автотрофны. Основным источником энергии для них является Солнце. Вся вводимая в АгрЭС антропогенная энергия, затрачиваемая на вспашку земли, удобрение, обогрев животноводческих помещений, называется антропогенной энергетической субсидией (АС). АС составляет не более 1% общего энергетического бюджета АгрЭС. Именно АС является причиной разрушения агроресурсов и загрязнения окружающей среды, что осложняет решение проблемы обеспечения FS. Снижение величины АС - основа обеспечения FS.
Величина АС в АгрЭС может меняться в самых широких пределах, и если соотнести ее с количеством энергии, содержащейся в готовом продукте, то это отношение будет меняться от 1/15 до 30/1. В первобытных (но еще сохранившихся) огородах папуасов на одну калорию мускульной энергии получается не менее 15 калорий пищи, но всего лишь одна калория пищи получается при вложении 20-30 калорий энергии в интенсивном сельском хозяйстве. Разумеется, такое интенсивное хозяйство позволяет получать по 100 ц зерна с 1 га, по 6000 л молока от одной коровы и более 1 кг ежесуточного привеса у животных, откармливаемых на мясо. Однако цена этих успехов слишком дорога. Разрушение агроресурсов, которое в последние 20-30 лет приняло угрожающие масштабы, вносит свой вклад в приближение грядущего экологического кризиса.
"Зеленая революция", произошедшая в 60-70-е годы нашего столетия, когда благодаря ее отцу - лауреату Нобелевской премии Н. Берлоугу на полях появились карликовые сорта с урожайностью, превышающей таковую в традиционных культурах в 2-4 раза, и новые породы скота - "биотехнологические монстры", нанесла наиболее ощутимый удар по биосфере. При этом к началу 80-х годов производство зерна стабилизировалось и даже наметилась тенденция его уменьшения из-за утери почвами естественного плодородия и снижения эффективности удобрений. Население планеты при этом продолжает бурно расти, и в итоге количество зерна, производимого в мире в пересчете на одного человека, начало снижаться.
III. Городские экосистемы
Городские экосистемы гетеротрофны, доля солнечной энергии, фиксированная городскими растениями или солнечными батареями, расположенными на крышах домов, незначительна. Основные источники энергии для предприятий города, отопления и освещения квартир горожан расположены за его пределами. Это - месторождения нефти, газа, угля, гидро- и атомные электростанции.
Город потребляет огромное количество воды, лишь незначительную часть которой человек использует для непосредственного употребления. Основную часть воды тратят на производственные процессы и на бытовые нужды. Личное потребление воды в городах составляет от 150 до 500 л в сутки, а с учетом промышленности на одного гражданина приходится до 1000 л в сутки.
Использованная городами вода возвращается в природу в загрязненном состоянии - она насыщена тяжелыми металлами, остатками нефтепродуктов, сложными органическими веществами, подобными фенолу, и т.д. В ней могут содержаться болезнетворные микроорганизмы. Город выбрасывает в атмосферу ядовитые газы, пыль, концентрирует на свалках токсичные отходы, которые с потоками весенней воды попадают в водные экосистемы.
Растения, в составе городских экосистем растут в парках, садах, на газонах, их главное назначение - регулирование газового состава атмосферы. Они выделяют кислород, поглощают диоксид углерода и очищают атмосферу от вредных газов и пыли, попадающих в неё при работе промышленных предприятий и транспорта. Растения имеют также большое эстетическое и декоративное значение.
Животные в городе представлены не только обычными в естественных экосистемах видами (в парках живут птицы: горихвостка, соловей, трясогузка; млекопитающие: полевки, белки и представители других групп животных), но и особой группой городских животных - спутников человека. В её составе - птицы (воробьи, скворцы, голуби), грызуны (крысы и мыши), и насекомые (тараканы, клопы, моль). Многие животные, связанные с человеком, питаются отбросами на помойках (галки, воробьи). Это санитары города. Разложение органических отходов ускоряют личинки мух и другие животные и микроорганизмы.
Главная особенность экосистем современных городов в том, что в них нарушено экологическое равновесие. Все процессы регулирования потоков вещества и энергии человеку приходится брать на себя. Человек должен регулировать как потребление городом энергии и ресурсов - сырья для промышленности и пищи для людей, так и количество ядовитых отходов, поступающих в атмосферу, воду и почву в результате деятельности промышленности и транспорта. Наконец, он определяет и размеры этих экосистем, которые в развитых странах, а последние годы и в России, быстро "расползаются" за счет загородного коттеджного строительства. Районы низкоэтажной застройки уменьшают площадь лесов и сельскохозяйственных угодий, их "расползание" требует строительства новых шоссейных дорог, что уменьшает долю экосистем, способных производить продукты питания и осуществлять круговорот кислорода.
IV. Промышленное загрязнение среды
В городских экосистемах наиболее опасно для природы промышленное загрязнение.
Химическое загрязнение атмосферы. Этот фактор относится к числу наиболее опасных для жизни человека. Наиболее распространенные загрязнители - сернистый газ, оксиды азота, оксид углерода, хлор, и др. В некоторых случаях из двух или относительно нескольких относительно не опасных веществ, выброшенных в атмосферу, под влиянием солнечного света могут образоваться ядовитые соединения. Экологи насчитывают около 2000 загрязнителей атмосферы.
Главные источники загрязнения - ТЭС. Сильно загрязняют атмосферу также котельные, нефтеперерабатывающие предприятия и автотранспорт.
Химическое загрязнение водоемов. Предприятия сбрасывают в водоемы нефтепродукты, соединения азота, фенол и многие другие отходы промышленности. При добыче нефти водоемы загрязняются засоленными видами, нефть и нефтепродукты также разливаются при транспортировке. В России от нефтяного загрязнения более всего страдают озера Севера Западной Сибири. За последние годы возросла опасность для водных экосистем бытовых стоков городской канализации. В этих стоках повысилась концентрация моющих средств, которые микроорганизмы разлагают с трудом.
Пока количество загрязнителей, выбрасываемых в атмосферу или сбрасываемых в реки, невелико, экосистемы сами в состоянии справиться с ними. При умеренном загрязнении вода в реке становится практически чистой через 3-10 км от источника загрязнения. Если загрязнителей слишком много, экосистемы не могут с ними справиться и начинаются необратимые последствия. Вода становится непригодной для питья и опасной для человека. Не годится загрязненная вода и для многих отраслей промышленности.
Загрязнение поверхности почвы твердыми отходами. Городские свалки промышленного и бытового мусора занимают большие площади. В составе мусора могут оказаться ядовитые вещества, такие, как ртуть или другие тяжелые металлы, химические соединения, которые растворяются в дождевых и снеговых водах и затем попадают в водоемы и грунтовые воды. Могут попасть в мусор и приборы, содержащие радиоактивные вещества.
Поверхность почвы может быть загрязнена золой, оседающей из дыма ТЭЦ, работающих на угле, предприятий по производству цемента, огнеупорного кирпича и т.д. Для предотвращения этого загрязнения на трубах устанавливают специальные пылеуловители.
Химическое загрязнение грунтовых вод. Токи грунтовых вод перемещают промышленные загрязнения на большие расстояния, и не всегда можно установить их источник. Причиной загрязнения может быть вымывание токсичных веществ дождевыми и снеговыми водами с промышленных свалок. Загрязнение подземных вод происходит и при добыче нефти современными методами, когда для повышения отдачи нефтяных пластов в скважины повторно закачивают соленую воду, поднявшуюся на поверхность вместе с нефтью при её откачке. Засоленные воды попадают в водоносные горизонты, вода в колодцах приобретает горький вкус и оказывается не пригодной для питья.
Шумовое загрязнение. Источником шумового загрязнения может быть промышленное предприятие или транспорт. Особенно сильный шум производят тяжелые самосвалы и трамваи. Шум влияет на нервную систему человека, и потому в городах и на предприятиях проводятся мероприятия по шумозащите. Железнодорожные и трамвайные линии и дороги, по которым проходит грузовой транспорт, нужно выносить из центральных частей городов в малонаселенные районы и создавать вокруг них зеленые насаждения, хорошо поглощающие шум. Самолеты не должны летать над городами.
Шум измеряют децибелах. Тиканье часов - 10 дб, шепот - 25, шум от оживленной магистрали - 80, шум самолета при взлете - 130 дб. Болевой порог шума - 140 дб. На территории жилой застройки днем шум не должен превышать 50-66 дб.
Также к загрязнителям относят: загрязнение поверхности почвы отвалами вскрышных пород и золы, биологическое загрязнение, тепловое загрязнение, радиационное загрязнение, электромагнитное загрязнение.
V. Загрязнение почвы
Почва - верхний слой суши, образующийся под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями.
В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек. В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение.
Плодородный слой почвы формируется очень долго. В то же время ежегодно вместе с урожаем из почвы изымаются десятки миллионов тонн азота, калия, фосфора - главных компонентов питания растений. Основной фактор плодородия почв - перегной (гумус) содержится в черноземах в количестве менее 5% от массы пахотного слоя. На бедных почвах перегноя еще меньше. При отсутствии пополнения почв соединениями азота его запас может быть израсходован за 50-100 лет. Этого не происходит, поскольку культура земледелия предусматривает внесение в почву органических и неорганических (минеральных) удобрений.
Внесенные в почву азотные удобрения используются растениями на 40-50%. Остальная часть (около 20%) восстанавливается микроорганизмами до газообразных веществ - N 2 , N 2 O - и улетучивается в атмосфере или вымывается из почвы. Таким образом, минеральные азотные удобрения не обладают длительным действием и поэтому их приходится вносить ежегодно. Неблагоприятные изменения в почве наступают и в результате неправильных севооборотов, т.е. ежегодного посева одних и тех же культур, например картофеля. Включение же в севооборот бобовых культур обогащает почву азотом. Посевы клевера и люцерны за счет связывания N 2 симбиотическими клубеньковыми бактериями позволяют задержать в почве до 300 кг азота на 1 га. Севообороты необходимы и для борьбы с растительноядными червями нематодами, которые значительно снижают урожайность. Например, луковично-чесночные нематоды могут снизить урожай лука на 50%.
Загрязнение почвенного покрова ртутью (с ядохимикатами и отходами промышленных предприятий), свинцом (при выплавке свинца и от автотранспорта), железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металлами (вблизи крупных центров черной и цветной металлургии), радиоактивными элементами (в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалении жидких и твердых отходов промышленных предприятий, атомных станций или научно-исследовательских институтов, связанных с изучением и использованием атомной энергии), стойкими органическими соединениями, применяемыми в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве и воде и, главное, включаются в экологические пищевые цепи: переходят из почвы и воды в растения, в животных, и в итоге переходят в организм человека с пищей. Неумелое и бесконтрольное использование любых удобрений и ядохимикатов приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.
К числу антропогенных изменений почв относится эрозия (от латинского erosio - разъедать). Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблюдения правил агротехники приводят к эрозии почвы - разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром. Широко распространена и наиболее разрушительная водная эрозия. Она возникает на склонах и развивается при неправильной обработке земли. Вместе с талыми и дождевыми водами с полей ежегодно уносится в реки и моря миллионы тонн почвы.
Ветровая эрозия наиболее сильно проявляется в южных степных районах нашей страны. Она возникает в районах с сухой обнаженной почвой, c изреженным растительным покровом. Чрезмерный выпас скота в степях и полупустынях способствует ветровой эрозии и быстрому разрушению травяного покрова. Для восстановления слоя почвы толщиной 1 см в естественных условиях требуется 250-300 лет.
Значительные территории со сформированными почвами изымаются из сельскохозяйственного оборота вследствие открытого способа разработки полезных ископаемых, залегающих на небольшой глубине.
VI. Антропогенное воздействие на леса, лесопользование
В развитии антропогенного воздействия на леса Европейского Севера России можно выделить два основных периода: до начала интенсивного промышленного освоения лесных ресурсов Севера, ориентированного на потребности других регионов и экспорта, и после. Разумеется, временная граница между этими периодами достаточно расплывчата, и изменяется с юго-запада на северо-восток (от более населенных и близких к крупным хозяйственным центрам регионов к менее населенным и более удаленным). В отдельных частях рассматриваемой территории интенсивное промышленное освоение лесных ресурсов началось уже в XVII - XVIII веках (например, в районе Старой Руссы в связи с активным развитием солеварения или на среднем и южном Урале в связи с развитием древесно-угольной металлургии). Однако, на большей части рассматриваемой территории сколько-нибудь интенсивное промышленное освоение лесных ресурсов начинается в середине XIX столетия и связано с началом бурного роста экспорта лесных материалов из северных портов в страны Европы.
Каждый из этих периодов характеризовался своими особенностями воздействия хозяйственной деятельности человека на таежную природу. Нельзя однозначно сказать, что уровень воздействия человека на природные экосистемы Севера в первый период, до начала интенсивной лесоэксплуатации, был ничтожно мал. Уже в самый начальный период заселения человеком современной таежной территории он был по крайней мере существенным дополнительным источником лесных пожаров - и таким способом уже внес свой немалый вклад в формирование таежных экосистем. Впоследствии немалую роль в формировании таежных ландшафтов сыграли подсечно-огневое земледелие и расчистка сенокосных угодий в поймах таежных рек, рубки леса для местных хозяйственных нужд, охота и рыболовство и многие другие виды хозяйственной деятельности, связанные с натуральным хозяйством северных деревень и городов. Многие формы и элементы хозяйства, сформировавшиеся в этот первый период хозяйственного освоения человеком территории Севера, сохранялись и в течение большей части следующего - промышленного - периода. Так, подсечно-огневое земледелие просуществовало на Севере до 30-х г.г. ХХ столетия и окончательно прекратилось в основном в связи с коллективизацией и истреблением крестьян-единоличников. Использование мелких сенокосных угодий по поймам малых таежных рек и ручьев местами продолжается и в настоящее время, хотя подавляющее большинство таких сенокосов также постепенно забрасывалось, начиная с 20-х г.г. Система охотничьих изб-зимовий существует и местами частично обновляется до настоящего времени, хотя уже и не имеет прежней густоты и былого значения и не столь часто используется местным населением. Явные следы "доиндустриальной" хозяйственной деятельности человека - заброшенные и заросшие лесом участки подсеки или мелкие лесные сенокосы, остатки старых охотничьих изб, а иногда даже мелких поселений - можно местами встретить сейчас в самом центре ныне диких и абсолютно не населенных таежных территорий.
Несмотря на то, что хозяйственная деятельность человека в первый период - до начала интенсивной лесоэксплуатации - была весьма важным фактором, воздействовавшим на структуру и динамику таежных территорий, в данной работе вся эта деятельность рассматривается как исторический фактор формирования тайги, а не как антропогенное нарушение (см. главу "Фоновые антропогенные воздействия"). Разумеется, что созданная в тот период и просуществовавшая до настоящего времени антропогенная инфраструктура (населенные пункты, пути транспорта, промышленные центры) была исключена из потенциальных малонарушенных лесных территорий.
Значительно большее воздействие на природные экосистемы Севера было связано с последующим периодом развития хозяйственной деятельности - с интенсивным промышленным освоением лесных ресурсов тайги.
Используемая литература
1. www.omsk.edu.ru/schools/sch004/ecolog/lit.htm.
2. Гарин В.М., Клёнова И.А., Колесников В.И. Экология для технических вузов. Ростов- на- Дону, Издательство « Феникс» 2001г.
3. Степановских А.С. Общая экология: Учебник для вузов - М: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.
План
Введение
2. Влияние человека на почву
3. Эрозия почвы
3.1 Причины и виды эрозии
3.2 Борьба с эрозией почвы
4. Пути попадания загрязнений в почву и классификация почвенных загрязнений
5. Загрязнение почвы пестицидами
6. Аридизация почвы
7. Деградация земель
8. Охрана земельных ресурсов
Заключение
Список литературы
Введение
В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с природой приобрела особую остроту. Становится бесспорным, что решение проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем: сохранение эволюции живого, наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), сохранение чистоты и продуктивности природных сред (атмосферы, гидросферы, почв, лесов и т. д.), экологическое нормирование антропогенного пресса на природные экосистемы в пределах их буферной емкости, сохранение озонового слоя, трофических цепей в природе, круговорота веществ и другие.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Основными причинами уменьшения площади сельхозугодий являются проявления эрозии почв, недостаточно продуманный отвод земель для несельскохозяйственных нужд, затопление, подтопление и заболачивание, зарастание лесом и кустарником, опустынивание и отчуждение под промышленное и городское строительство.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.
1. Почва: значение и структура
Важным этапом в развитии биосферы явилось возникновение такой ее части, как почвенный покров. С образованием достаточно развитого почвенного покрова биосфера – становится целостной завершенной системой, все части которой тесно взаимосвязаны и зависят друг от друга.
Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км 2 или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. км 2 (10% суши), сенокосы и пастбища – 37,4 млн. км 2 (25% суши). Общая пахотнопригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км 2 .
Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, – основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.
Почва – это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва – это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. Почву можно определить как продукт выветривания, реорганизации и формирования верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и обменных процессов. Почва состоит из нескольких горизонтов (слоев с одинаковыми признаками), возникающих в результате сложного взаимодействия материнских горных пород, климата, растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.
Горизонт A l – темноокрашенный, содержащий гумус, обогащен минеральными веществами и имеет для биогенных процессов наибольшее значение.
Горизонт А 2 – элювиальный слой, имеет обычно пепельный, светло-серый или желтовато-серый цвет.
Горизонт В – элювиальный слой, обычно плотный, бурый или коричневой окраски, обогащенный коллоидно-дисперсными минералами.
Горизонт С – измененная почвообразующими процессами материнская порода.
Горизонт D – исходная порода.
Поверхностный горизонт состоит из остатков растительности, составляющих основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы. Гумус – органическое вещество, наиболее устойчивое к разложению и поэтому сохраняющееся после того, как основной процесс разложения уже завершен. Постепенно гумус также минерализуется до неорганического вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру. Обогащенный гумусом слой называется пахотным, а нижележащий слой – подпахотным. Основные функции гумуса сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе.
Структура почвы – это форма и размер комочков, на которые она распадается. Лучшая структура – мелкокомковатая. Внутри комочков складываются условия для деятельности микроорганизмов-гумификаторов, образующих гумус, а между комочками – для микроорганизмов, которые разлагают гумус до доступных растениям минеральных соединений.
Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой фазе преобладают минеральные образования и различные органические вещества, в том числе гумус, или перегной, а также почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение. Жидкую фазу почвы, или почвенный раствор, составляет вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями, а также газами. Газовую фазу почвы составляет "почвенный воздух", включающий газы, заполняющие свободные от воды поры.
Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физико-химических свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы, одноклеточные) еще и червей и членистоногих.
Из сказанного следует, что почва включает минеральные частицы, детрит, множество живых организмов, т. е. почва - это сложная экосистема, обеспечивающая рост растений. Почвы - это медленно возобновляемый ресурс. Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160 см - в западных черноземах. Одна из особенностей почвы - естественное плодородие – формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит всего за 5-10 лет. Из сказанного следует, что почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.
почва эрозия загрязнение пестицид
Влияние человека на почву
Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования - рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.
Основное свойство почвы - плодородие. Оно связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют несколько процессов.
Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни - на 2,3 млн. га, сенокосов - на 10,6 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, посёлков и промышленных предприятий.
На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из-за уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.
Антропогенное воздействие на почву подразделяется на несколько видов:
1) эрозия (ветровая и водная);
2) загрязнение;
3) опустынивание;
4) отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства, а также вторичное засоление и заболачивание.
Сельскохозяйственная освоенность России составляет 13%, 2/3 этой территории – пашня (131,7 млн. га), однако эта площадь год от года сокращается. Каждый год из сельскохозяйственного использования более 1 млн. га теряется в результате эрозии и 100 тыс. га «съедают» овраги. Ежегодно почвы России теряют более 0,5 тонн гумуса на 1 га. Из 5,9 млн. га орошаемых земель более половины этих почв вторично засолены и дают крайне низкие урожаи. Каждый четвертые гектар пашни имеет кислые почвы из-за выпадения кислотных дождей и применения удобрений, что также снижает урожай. Сокращается площадь пашни в результате «расползания» городов, строительства дорого и промышленных объектов.
Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95–97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.
Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов. Продолжительность процесса почвообразования для различных материков и широт составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.
Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования – рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.
Основное свойство почвы – плодородие. Оно связано с качеством почв. На разрушение почв и снижение их плодородия влияют следующие процессы.
Аридизация суши – комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.
Эрозия почв – разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия – смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1–2°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.
Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильные ветра, непрерывный выпас скота.
Вредный антропогенное воздействие, а также разгул стихий, природных и усиленных человеком, наносят почвы огромной, иногда непоправимый вред. Это, прежде всего, водная и ветровая эрозия, ухудшение почвенной структуры, механическое разрушение и уплотнение почвы, постоянное обеднение гумусом и питательные вещества, загрязнение почвы минеральными удобрениями, ядохимикатами, маслами и топливом, переувлажнение и засоленность земель.
Некоторые виды антропогенных воздействий на почвы, которые обусловливают изменение их плодородия, приводятся в табл. 2.11.
Потеря почвами комковатой структуры в верхнем горизонте происходит вследствие постоянного уменьшения содержания органических веществ, механического разрушения структуры разнообразными орудиями обработки, а также под воздействием осадков, ветра, перепада температур и т.
Еще одной причиной потери плодородия является многократный возделывание почв различными орудиями с помощью мощных и тяжелых тракторов. Часто поле в течение года обрабатывается до 10-12 раз. Не учитывается, что удобрения, посевной материал, зерно и солому, корнеплоды и клубнеплоды завозят на поле и вывозят прицепами. Причем часто
Таблица 2.11. Последствия антропогенных воздействий на почвы
| Вид воздействия | Основные изменения почв |
| Ежегодное распашка | Усилено взаимодействие с атмосферой, ветровая и водная эрозия, изменение численности почвенных организмов |
| Сенокосы, уборка урожая | Удаление некоторых химических элементов, повышение испарения |
| Выпас скота | Уплотнение почвы, уничтожение растительности, которая скрепляет почву, эрозия, обеднение почв рядом химических элементов, высушивание, удобрения гносм, биологическое загрязнение |
| Выжигание старой травы | Уничтожение почвенного организмов в поверхностных слоях, усиления испарения |
| Орошения | При неправильном поливе происходит заболачивание и засолки почв |
| ОсушениеПрименение ядохимикатов и гербицидов | Снижение влажности, возникновения ветровой эрозии Гибель ряда грунтовых организмов, изменения почвенных процессов, накопления опасных для живых организмов ядов |
| Создание промышленных и бытовых свалок | Снижение площади земли, пригодной для сельского хозяйства, отравления грунтовых организмов на прилегающих участках |
| Работа наземного транспорта | Уплотнение почвы при движении вне дорог, отравления почв отработанными газами и сыпучими материалами |
| Сточные воды | Увлажнения почв, отравления грунтовых организмов, загрязнение органическими и химическими веществами, изменение состава почв |
| Выбросы в атмосферу | Загрязнение почв химическими веществами, изменение их кислотности и состава |
| Уничтожение лесов | Усиление ветровой и водной эрозии, усиление испарения |
| Вывоз органических отходов производства и фекалий на поля | Загрязнение почв опасными организмами, изменение их состава |
| Шум и вибрация | Замедление роста растений, гибель живых организмов |
| Энергетические винроминювання | Замедление роста растений, загрязнение почв |
случается так, что автотранспорт, избегая раскисших дорог, едет по полю, через посевы, образуя параллельные временные дороги. Такого не бывает ни в одной другой стране, где каждое поле имеет своего настоящего хозяина. Высокая частота обработки объясняется еще и тем, что наше сельское хозяйство не имеет орудий для одновременного обработки земли и ухода за посевами.
Через частый обработку земли распыляется поверхность почвы. Один трактор "Беларусь", работая на сухих полях, поднимает 13-14 тонн пыли на каждом гектаре, и без пылевых бурь приводит к износу миллиардов тонн плодородного слоя почвы ежегодно.
Через уплотнение почвы колесами тяжелых тракторов и комбайнов типа "Дон", резко снижается плодородие. Нормальная объемная масса структурного почвы - 1,1 1,2 г / см3 - на многих полях меняется до 1,6-1,7 г / см3, что значительно превышает критические величины. В таких почвах почти вдвое уменьшается общая пористость, резко снижается водопроницаемая и водоудерживающая способность, уменьшается сопротивляемость почвы к эрозионных процессов. Колеса трактора "Кировец-700" уплотняют в пути почву на глубину до 20 см, и урожай на таких полосах вдвое ниже, чем на участках между ними. Только за счет этого фактора общий урожай на поле уменьшается на 20%.
Глобальной проблемой сегодня является постоянное уменьшение содержания гумуса, который играет ведущую роль в формировании почвы, его ценных агрономических свойств, обеспечении растений питательными веществами. Одной из основных причин этого является потребительский подход к земле, стремление как можно больше с нее взять и меньше ей вернуть. А гумус расходуется не только на минерализацию с высвобождением доступных для растений питательных веществ, но и выносится из почвы в процессе эрозии, с корнеплодов и клубнеплодов, на колесах транспортных средств, разрушается под воздействием различных химических веществ.
Сейчас в Украине количество гумуса в почве уменьшилось в среднем в шесть раз и составляет примерно 3%. Ежегодно почвы Украины теряют за счет минерализации 14 млн т гумуса, за счет эрозии - 19 млн т.
Сегодня все более ощутимыми становятся негативные последствия химизации сельского хозяйства - ухудшаются свойства почвы, ее состояние из-за накопления в нем большого количества вредных химических веществ, которые вносились без надлежащих расчетов и учета экологических законов. К таким химических веществ, в первую очередь, относятся минудобрения и различные ядохимикаты - пестициды.
В результате внесения высоких доз минеральных удобрений почву загрязняется балластными веществами - хлоридами, сульфатами.
Пестициды подавляют биологическую активность почв, уничтожают полезные микроорганизмы, червей, уменьшают естественное плодородие. Кроме этого, погибают насекомые - опылители, от чего тоже резко снижается урожайность, например, гречки, бахчевых культур и др.
Уже сегодня в результате спровоцированной человеком пестицид ной эволюции около 500 видов насекомых устойчивы против применяемых инсектицидов. Такая устойчивость возникает у растений, моллюсков, грызунов, грибов.
Все без исключения пестициды относятся к ядам широкого действия, и поэтому, попадая в продукты питания, они наносят большой вред здоровью людей. Исследования в нашей стране показали, там, где интенсивно используются сельскохозяйственные ядохимикаты, у местного населения повреждаются структуры наследственности, расстраивается деятельность центральной нервной системы, жизненно важных органов, у женщин учащаются случаи осложнения беременности, рождение неполноценных или мертвых детей, возникает аллергия. Американские исследователи обнаружили, что ЗО% инсектицидов, 60% гербицидов, 90% фунгицидов, применяемых в СЕЛА, способные вызвать рак. Также установлено, что пестициды стимулируют развитие в окружающей среде вирусов, в частности тех, которые возбуждают опасные заболевания людей, разрушают иммунную систему. Площадь земель, загрязненных остатками ядохимикатов, достигает 13 млн га.
Почвы также загрязняются отработанными газами тракторов, комбайнов, автомобилей, маслами и топливом, из них выливаются во время работы на полях. В почвы попадают и техногенные загрязнения от промышленных предприятий - сульфаты, окислы азота, тяжелые металлы и другие соединения.
Исключительно острой проблемой является изъятие пахотных земель под застройку различных промышленных объектов, а также складирования промышленных и бытовых отходов. За последние шестьдесят лет в Украине под различные виды несельскохозяйственного использования изъято плодородные земли, площадь которых превышает территорию Одесской области (333 тыс. Кв. Км, или 3300000 га). Более 700 тыс. Га плодородных земель затоплены водохранилищами на Днепре. Отвалы промышленных отходов поглотили 200 тыс. Га плодородных земель.
Отрицательную сторону имеют и такие важные для сельского хозяйства работы как орошения и осушения земель. Орошаемые земли дают около 30% продукции растениеводства, но создание водоемов и орошения больших территорий приводит к поднятию уровня грунтовых вод и изменения их химического состава. Происходит засоление почв, заболачивание, повышается сейсмичность территории. 50% орошаемых земель в нашей стране подтопления, теряется или перерасходуется на каждом гектаре 700 куб. м в год. Перерасход воды, заложенная в самой норме полива, превышена на ЗО%. Вообще длина оросительных мелиоративных водоводов Украины превышает длину экватора Земли, а площадь затопленных угодий втрое превышает площадь такого государства, как Люксембург (2,6 тыс. Кв. М).
За двадцать лет площадь переувлажненных земель на Украине увеличилось на 1 млн га. Вместе с введением новых осушенных площадей более ЗО% староорних почв выводится из сельскохозяйственного использования, то есть, если ежегодно вводится 135 тыс. Га, то 46 тыс. Га выводится из числа мелиоративных земель в результате их деградации.
Вследствие осушения исчезают болота, мелеют реки. Мелиорация меняет состав растительности, места обитания животных, приводит к большим потерям лекарственных и пищевых растений. Так, в начале шестидесятых годов польские кооператоры заготавливали 220 центнеров валерианы в год, а сейчас - всего 5 центнеров. Из 47 видов лекарственных трав, растущих на Полесье, теперь собирают 6-7 видов. 20 лет назад на Полесье было 80 тыс. Га клюквы, которая имеет чрезвычайно целебные свойства, а сейчас эта площадь сократилась до 23 тыс. Га. Катастрофически снизилась и урожайность этой целебной ягоды. В начале шестидесятых заготовители собирали 900-950 кг клюквы с гектара, а сегодня - 100.
Такое использование и ухудшение качества наших земель требует принятия срочных научно обоснованных мер, способствующих значительному повышению плодородия почв и получению экологически чистых продуктов питания.
Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95–97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.
Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов. Продолжительность процесса почвообразования для различных материков и широт составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.
Основное свойство почвы – плодородие. Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Этому способствуют следующие процессы.
Аридизация суши – комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.
Эрозия почв – разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия – смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1–2°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.
Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильные ветра, непрерывный выпас скота.
Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.
Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50 % площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы гектаров ранее плодородных земель.
Основные загрязнители почвы
В отличие от загрязнения атмосферы и воды, загрязнение почвы носит только техногенный характер. Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации (уничтожению плодородного слоя почвы – гумуса), вторичному засолению, эрозии почвы.
Загрязнителями почвы являются пестициды , применяемые для борьбы с сорняками.
Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами.
Загрязнение почв нефтью в местах ее добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз.
Таким образом, интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение ее качества. Сильное загрязнение почвы тяжелыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводит к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.
Изменение содержания микроэлементов в почве сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывает различные эндемические заболевания местного характера. Например, недостаток йода в почве ведет к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах питания – к поражению суставов, их деформации, задержке роста.
Вывоз промышленных и бытовых отходов на свалки приводит к загрязнению и нерациональному использованию земельных угодий, создает реальные угрозы значительных загрязнений атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, росту транспортных расходов и безвозвратной потере ценных материалов и веществ.
Очистка почвы от вредных веществ невозможна – самоочищение естественным путём происходит в течение нескольких тысяч лет. Невозможно предотвратить и косвенное воздействие почвы на здоровье людей, через мясо животных и растения. Они аккумулируют в себе вредные вещества, поскольку они накапливаются в них в течение долгого времени. Механизмов эффективной защиты от косвенного влияния отравленных почв не найдено, поскольку терми-ческая обработка не выводит соли тяжёлых металлов из мяса, овощей и злаков.
Обращение с отходами производства и потребления
Понятие и классификация отходов
отходами производства и потребления принято называть остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства.
Опасными отходами называются отходы, содержащие вещества, которые обладают опасными свойствами: токсичностью, взрывоопасностью, пожароопасностью, высокой реакционной способностью, содержат возбудителей инфекционных болезней, а также представляющие опасность для окружающей среды и здоровья человека самостоятельно или при вступлении в контакт с другими веществами.
Санитарные правила установления класса опасности токсических отходов производства и потребления СП 2.1.7.1386-03 устанавливают пять классов опасности отходов:
Отходы I класса опасности (чрезвычайно опасные), к ним относятся например, ртутные лампы, отработанные люминесцентные ртутьсодержащие трубки;
Отходы II класса опасности (высокоопасные), например, отходы, содержащие пыль и/или опилки свинца;
Отходы III класса опасности (умеренно опасные): пыль цементная;
Отходы IV класса опасности (малоопасные): коксовая пыль, отходы абразивных материалов в виде пыли и порошка;
Отходы V класса опасности (практически неопасные): отходы песка, не загрязненного опасными веществами.
Обращение с отходами
Обращение с отходами – деятельность, в процессе которой образуются отходы, а также производится сбор, использование, обезвреживание, транспортировка и размещение отходов.
Размещение отходов – хранение и захоронение отходов.
Хранение отходов предусматривает содержание отходов в объектах размещения отходов в целях их последующего захоронения, обезвреживания или использования.
Объекты размещения отходов – специально оборудованные сооружения: полигоны, шламохранилища, отвалы горных пород и др.
Захоронение отходов – изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах, исключающих попадание вредных веществ в окружающую природную среду.
Обезвреживание отходов – обработка отходов, в том числе, сжигание на специализированных установках с целью предотвращения вредного воздействия отходов на человека и окружающую природную среду.
Каждому производителю продукции устанавливается норматив образования отходов , т.е., количество отходов конкретного вида при производстве единицы продукции, и рассчитывается лимит на размещение отходов – предельно допустимое количество отходов в течение года.
Методы переработки отходов
Основными методами переработки отходов являются биоразложение, компостирование и сжигание.
Компостирование – это биологический метод обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО), содержащих большое количество органики. Сущность процесса заключается в следующем. Разнообразные, в основном теплолюбивые, микроорганизмы активно растут и развиваются в толще мусора, в результате чего происходит его соморазогревание до 60 о С. При этой температуре погибают патогенные микроорганизмы. Разложение твердых органических веществ в бытовых отходах продолжается до получения относительно стабильного материала, подобного гумусу. При этом более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые. Недостатком компостирования является необходимость складирования и обезвреживания некомпостируемой части мусора, объем которой составляет значительную часть общего количества мусора. Эта проблема может быть решена путем сжигания, пиролиза или вывоза отходов на полигоны.
Биоразложение органических отходов считается наиболее экологически приемлемым и экономически целесообразным методом их переработки.
В настоящее время многие разбавленные промышленные отходы обрабатываются биологическими способами. Обычно используется аэробная технология, основанная на окислении , осуществляемом микроорганизмами в аэротенках, биофильтрах и биопрудах. Существенным недостатком аэробных технологий являются энергозатраты на аэрацию и проблемы утилизации образующегося избыточного активного ила – до 1,5 кг биомассы микроорганизмов на каждый удаленный килограмм органических веществ.
Анаэробная обработка методом метанового сбраживания лишена указанных недостатков: при этом не требуется затрат электроэнергии на аэрацию, уменьшается объем осадка и, кроме того, образуется ценное органическое вещество – метан. Механизм анаэробной микробиологической конверсии органических веществ весьма сложен и не до конца изучен. Тем не менее промышленные технологии анаэробной очистки получили широкое распространение за рубежом. В нашей стране интенсивные анаэробные технологии пока не используются.
Термические методы переработки отходов . Твердые бытовые отходы содержат до 30 % по массе углерода и до 4 % водорода. Теплотворная способность отходов определяется именно этими элементами. Разработаны различные технологии огневого обезвреживания отходов. Главными продуктами сгорания углерода и водорода являются соответственно СО 2 и Н 2 О.
При неполном сгорании образуются нежелательные продукты: монооксид углерода, низкомолекулярные органические соединения, полициклические ароматические углеводороды, сажа и др. При сжигании необходимо учитывать, что в составе отходов присутствуют потенциально опасные элементы, характеризующиеся высокой токсичностью и летучестью: различные соединения галогенов, азота, серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца и др.).
В промышленной практике в настоящее время существуют два направления термической переработки ТБО, основанные на принудительном перемешивании и перемещении материала:
Слоевое сжигание на колосниковых решетках при температуре 900 …1000 о С;
Сжигание в кипящем слое при температуре 850 … 950 о С.
Сжигание в кипящем слое обладает рядом экологических и технологических преимуществ, но требует обязательно подготовки отходов к такому процессу, поэтому распространено значительно меньше.
Наиболее экологически приемлемым представляется использование отходов в качестве вторичных материальных ресурсов. Для реализации этого направления необходимы по меньшей мере два условия: во-первых, наличие достаточно полной и легко доступной информации по источникам и накоплению реализуемых отходов; во-вторых, при выгодной экономической конъюнктуре.
Контрольные вопросы
1. Какие процессы оказывают влияние на плодородие почвы?
2. Что такое эрозия почвы? Причины и виды эрозии почвы.
3. Назовите основные загрязнители почвы.
4. Что такое отходы производства и потребления? Какие установлены классы опасности отходов?
5. Что включает в себя понятие «обращение с отходами»?
6. Как устанавливается норматив образования отходов и лимит на размещение отходов?
7. Назовите основные методы переработки отходов.
8. Дайте краткую характеристику метода компостирования.
9. На каких процессах основано биоразложение органических отходов?
10. Назовите основные направления термической переработки отходов.
11. Какие еще способы переработки отходов вам известны?
Экологический мониторинг
Под мониторингом подразумевают систему слежения за какими-то объектами или явлениями.
Экологический мониторинг – это информационная система, созданная с целью наблюдения и прогнозов изменений в окружающей среде, для того, чтобы выделить антропогенную составляющую на фоне остальных природных процессов.
Одним из важных аспектов функционирования мониторинговых систем является возможность прогнозирования состояния исследуемой среды и предупреждения о нежелательных изменениях ее характеристик.
