Основні причини деградації ґрунтів

Постійне зниження площі і об'єму педосфери відбувається під впливом природних і антропогенних факторів. До перших відносяться:

природна ерозія; природні шкідники, хвороби і бур'яни; зростання народонаселення. Основними антропогенними факторами забруднення і вилучення землі є:

- технічне перетворення (підземне будівництво, видобуток Корисних копалин); штучна ерозія (осушування боліт, оголення землі та ін.);

- хибне господарювання (порушення гідрологічного режиму, неефективне сільськогосподарське виробництво, випалювання рослинності, винищування лісів);

забруднення (теплоенергетичне, транспортне, сільськогосподарське, комунально-побутове, промислове);

- відвід під будівництво (гідротехнічне, транспортне, промислове, житлове).

Якщо під впливом природних факторів не порушується рівновага й хід звичних геологічних процесів, то під впливом антропогенних факторів відбуваються негативні процеси, які призводять до деградації та виснаження Грунтів, виключення їх з сільськогосподарського користування.

Інтенсивне сільськогосподарське використання земель часто приводить до негативних наслідків: дегуміфікації, фізичної деградації, переущільнення, розвитку водної та вітрової ерозії, забруднення Грунтів токсичними речовинами і т.д. Це приводить до поступового зниження родючості та втрати земель. Пораховано, що за 10 тис. років сільськогосподарської діяльності втрачено 2 млрд. га (0,2 млн. га за рік), за останні 300 років - 700 млн. га (2,3 млн. га за рік), а за останні 50 років втрачено 300 млн. га (6 мли. га за рік), тобто втрати земель постійно зростають.

Найбільшу шкоду літобіосфері й педосфері наносить водна (площинна, лінійна) і вітрова ерозія. Ерозія - руйнування гірських порід, ґрунтів або будь-яких інших поверхонь з порушенням їх цілісності і зміною їх фізико-хімічних властивостей, які звично супроводжуються переносом частинок з одного місця на інше. Причинами ерозії у природі є:

- вітер (вітрова ерозія або дефляція);

- різкі коливання температури повітря й поверхонь об'єктів;

- вода (водна ерозія), яка переміщується;

- водорозчинні кислоти, хімічне і фізичне забруднення середовища;

- вплив біологічних агентів (витоптування, біохімічний вплив і т.д.).

У США ерозії зазнають 44% орних земель, в Сальвадорі - 77%, Непалі - 38%.

Близько 15% поверхні суші деградовано під впливом антропогенної діяльності (55,7% порушень викликано водною ерозією, 28% - вітровою ерозією, 12,1% - хімічним впливом, 4,2% - фізичним впливом). Насамперед відбувається забруднення грунту як найбільш доступного елемента верхньої частини земної кори. Цей процес виключно небезпечний, оскільки орні землі складають близько 10% території суші, а пасовища і сінокоси - 20%. Так, за порівняно короткий період з 1950 по 1977 рік площа орної землі на душу населення в колишньому СРСР скоротилася з 1,06 до 0,87 га, незважаючи на освоєння нових земель.

На початок 2004 р. земельний фонд України складав 60,4 млн. га. Основними його складовими є сільськогосподарські угіддя (41.8 млн. га -- 69%), в т.ч. рілля 32,3 млн. га (53,8%) [34]. Україна відноситься до країн із високим рівнем освоєння і антропогенної трансформованості земельних ресурсів. У окремих степових і лісостепових районах розорані землі складають 80-90%, що є небажаним в економічному і екологічному плані, оскільки різко зменшується загальний природний потенціал території (для порівняння: Франція і Туреччина, які мають приблизно таку ж чисельність населення, характеризуються набагато меншими площами розораних земель - відповідно 17 і 19 млн. га). Через водну ерозію втрачається значна кількість ґрунту. Так, за 1966-1991 рр. (25 років) вміст гумусу поменшав з 3,5 до 3,2% [41].

Хімічне забруднення грунтів відбувається в основному через викиди підприємств промисловості, енергетики та автотранспорту, а також хімізацію сільського господарства. Воно зберігається упродовж тривалого часу, тому що здатність ґрунтів до самоочищення невелика або її може не бути зовсім (це залежить, головним чином, від ступеня динамічності вод, зон аерації й насичення). Найбільш згубний вплив справляють кислотні дощі, які руйнують структуру ґрунтів, нищать мікроорганізми і привносять у грунти ЗР. Значну шкоду ґрунтам наносить забруднення важкими металами, найбільш небезпечними із яких є Нg, Рb, Сd, Ni, Си, Zп. Виробнича діяльність людини призводить до забруднення ВМ і іншими ЗР майже до утворення антропогенних геохімічних аномалій навколо промислових центрів і вздовж автомагістралей. Внаслідок роботи металургійних підприємств на поверхню ґрунтів щорічно викидається не менше ніж 150 тис. т Си, 122 тис. т Zn, 90 тис. т Рb, 12 тис. т Ni, 1500 т Мо, 800 т Со і 31 т Нg. Свинець надходить також разом із викидами автотранспорту (поблизу автотрас на відстані до 200 м вміст Рb в 25-30 разів вищий, ніж у звичайних районах), а ртуть - з отрутохімікатами. Суперфосфатні заводи забруднюють Грунти недогарковим пилом, який містить Fе, Си, Аs, Рb, F. Внаслідок спалювання каустобіолітів на земну поверхню щорічно надходить 1600 т. Нg, 3600 т Рb, 2100 т Си, 7000 т Zп, 3700 т Ni, а з вихлопними газами - 260 тис. т Рb. Деякі промислові підприємства перекачують до хвостосховищ, шламових ставів та накопичувачів різноманітні солі кольорових і важких металів, ціаніди, сполуки миш'яку, ароматичні вуглеводні. Кожний м² Грунтів щорічно поглинає із атмосфери 6 кг шкідливих речовин, що призводить до концентрування цих компонентів у Грунтах, зміни фізико-хімічних властивостей останніх.

У розвинених країнах відбувається зростання сільськогосподарської продукції на 50-60%, пов'язане із застосуванням мінеральних добрив, що дозволяє задовольнити потреби рослин у основних елементах споживання, а також значно підвищити урожайність сільськогосподарських культур. Разом із урожаєм вилучаються біогенні елементи (N, Р, К, меншою мірою S, Са, Мg та ін.).

Отже, виникає необхідність внесення в грунт сполук цих елементів у кількості, еквівалентній вилученої з урожаєм. Частіше за все вносять:

нітрат амонію, нітрат кальцію, сульфат амонію та сечовину; фосфор вносять у вигляді суперфосфатів; кислі грунти нейтралізують вапняком та гіпсом нейтралізують лужні грунти. Оскільки мінеральні добрива застосовують у неочищеному вигляді, то разом з ними у грунти потрапляють метали й металоїди, малорухливі в цьому середовищі (мобільність збільшується у ряді: Нg, Рb > Аs, Cd > Zn). Вони накопичуються у поверхневих горизонтах, де зосереджена коренева система рослин. За допомогою кореневої системи рослини витягують із Грунту мінеральні солі, необхідні для побудови цитоплазми (при наявності сонячної енергії і води), і тим самим транспортують частину елементів.

Необхідно знати, яка кількість біогенних елементів дістається із грунту, щоб повернути йому ідентичну кількість з добривами.

Лише такий підхід забезпечує постійність виробничої спроможності грунту. Якщо у лісах під час листопаду повертається в Грунт більша частина вилучених живильних речовин (Са, К, Р, N, то деякі польові рослини (злакові, картопля і ін.) за певний період часу витягують із Грунту більше біогенних елементів, ніж повертають у грунти (в кг/га). Бобові культури (конюшина, люцерна і ін.) е виключенням, тому що їх корені

мають бульбочки (симбіотичні бактерії), які дозволяють фіксувати азот у грунті; у цьому випадку вилучається лише кальцій (якщо закопати люцерну, то у ґрунті накопичиться достатня кількість кальцію). Використовуючи біологічну культивацію, у грунт повертають елементи в органічній формі, вилучені урожаєм, а, отже, відпадає необхідність внесення мінеральних добрив і знижується можливість забруднення грунтів.

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

Пестициди за дією на шкідників поділяються на такі групи:

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

Норма використання пестицидів на 1 га в середньому в світі 0,3 кг (в Росії, США і країнах Західної Європи 2-3 кг/га). Якщо світове виробництво прийняти за 100%, то на частку гербіцидів припадає 40%, інсектицидів - 35, фунгіцидів - 15, інших пестицидів - 10%.

За хімічним складом розрізнюють пестициди хлорорганічні (ХОП), фосфорорганічні (ФОП), що містять Нg, Аs, Рb та інші токсичні сполуки. До числа найбільш широко використовуваних відносяться ФОП, серед яких є високоактивні препарати різного призначення.

При характеристиці пестицидів особливо часто використовується як токсикологічний показник LD₅₀ - доза середня летальна ефективна, яка спричиняє загибель у 50% стандартної групи тварин при певному терміні такого спостереження; при введенні токсикантів в шлунок до 50 мг/кг - сильнодіючі речовини, 50-200 - високотоксичні, 200-1000 помірнотоксичні, більше за 1000 мг/кг - малотоксичні.

Пестициди є типовими екотоксикантами. У цей час в світі зареєстровано більше ніж 1500 пестицидів, але для живих організмів особливу небезпеку представляють ХОП (ДДТ і його метаболіти, метафос, ГХЦГ, трефлан та інш.) і ФОП.

Для пестицидів характерні такі особливості:

1) у більшості випадків вони мають широкий спектр токсичного впливу як на види рослин, так і види тварин;

2) пестициди завжди токсичні для теплокровних хребетних;

3) пестициди завжди застосовують проти популяцій;

4) як правило, для «надійності» використовують значно більше пестицидів, ніж необхідно для знищення шкідників;

5) площі застосування пестицидів значні;

6) багато пестицидів зберігаються у землі роками (тобто час, необхідний для того, щоб препарат втратив не менше ніж 95% активності за нормальних умов, складає для сполук Рb, Аs, Си, Нg - 10-30 років, для ДДТ - 2-4 роки, для гербіцидів типу 2,4-D і 2,4-Т - 0,1-0,4 роки, для фосфорорганічних інсектицидів 0,02-0,2 року і т.д,).

Пестициди погано мігрують у водних розчинах через погану розчинність. Одним із основних фізичних факторів, які визначають поведінку пестицидів у грунті, є сорбція їх ґрунтовими частинками. Сорбувальні властивості ґрунту залежать від його складу, вогкості та температури. З підвищенням температури відбувається десорбція пестицидів.

Є приклади тимчасового успішного застосування пестицидів. Так, у 1944 р. завдяки ДДТ було зупинено епідемію тифу у Неаполі. У середині століття для знешкодження мурашок використовувалися солі миш'яку, а у США ці солі використовувались задля знешкодження колорадського жука, однак екологічні наслідки використання пестицидів, як правило, негативні через їх токсичність, а, часом, і стійкість. Застосування американськими військовими у В'єтнамі таких гербіцидів як 2,4-D та 2,4-Т з метою знищення листя, мало катастрофічні наслідки не лише для флори, але для фауни і населення.

Для розуміння екологічної небезпеки, пов'язаної з використанням пестицидів, необхідно мати на увазі процеси міграції їх в НПС. Пестициди зазвичай попадають в ґрунти при їх плановому внесенні із застосуванням тих або інших технічних засобів, при використанні посадочного матеріалу, заздалегідь обробленого пестицидами, або внаслідок аварій при їх транспортуванні чи зберіганні. Надалі пестициди попадають в поверхневі водотоки і донні відклади, де вони акумулюються. При переміщенні по трофічному ланцюгу концентрації їх в процесі біоакумуляції зростають.

Використання пестіщидів регламентується законодавством в усіх країнах. ГДК деяких хімічних речовин у фунтах України (за станом на 1.01.1991 р.) у мг/кг ґрунту з урахуванням фону (кларкових значень) такі:

Си - 3, Ni - 4, Zп < 3, Со - 5, F - 2, Вr - 6 (рухомі форми); F - 10 (водорозчинна форма); Sb - 4,5, Мп - 1500, V- 150, Pb - 30, Аs -2, Нg - 2,1, нітрати - 130, бенза(а)пірен - 0,02, бензол - 0,3, толуол - 0,03, комплексні гранульовані добрива -120, рідкі комплексні добрива - 80 (валовий вміст) і т.д. ГДК деяких пестицидів: ДДТ і його метаболіти - 0,1, карбофос - 2, хлорофос - 0,5 мг/кг грунту.

Крім характеристики забруднення грунтів в одиницях ГДК, оцінка ступеня їх забрудненості проводиться за ГОСТ 17.4.3.06-86, згідно з яким ґрунти класифікуються як: сильно забруднені, в яких вміст ЗР у декілька разів перевищує ГДК; середньо забруднені, в яких вміст ЗР перевищує ГДК, але без явних змін властивостей ґрунту; слабо забруднені, в яких вміст ЗР не перевищує ГДК.