Землеустройство в условиях техногенного загрязнения земель

Особо опасные источники загрязнения — реки в период промывки их русла, которое проводят 1 раз в 5 лет. В результате на затопляемых пойменных землях оседают донные отложения, крайне опасные как загрязнители не только для почвенного покрова и растительности, но и для животных, способных заглатывать частички этих отложений вместе с растительной пищей.

 

1.4. Влияние загрязнения почвенного покрова на сельскохозяйственное производство

 Загрязнение почвенного покрова существенно влияет на сельскохозяйственное производство и агроландшафт территории в следующих направлениях:

1. Изменение качественных характеристик  почв, включая почвенное плодородие, приводящее к деградации почвенного  покрова.

2. Ослабление и угнетение роста и развития растений.

3. Загрязнение растительного покрова (продукции растениеводства).

4. Поражение жизненно важных  органов и нарушение их функций  у животных и человека.

Так, загрязнение почв медью уменьшает количество обменных катионов, снижает водопрочность почвенных агрегатов, служит источником заболевания животных анемией и гепатитом.

Повышенное содержание марганца в верхних горизонтах почвы вызывает у некоторых видов растений железистый хлороз, сморщивание листовой пластинки, неравномерное распределение хлорофилла в листьях, что резко снижает урожайность растений.

Высокое содержание в почвах цинка снижает биологическую активность микроорганизмов в почве, изменяет физико-химические свойства почвы, а поступая через растения в организм человека, поражает органы дыхания, печень и почки.

Даже при очень слабом загрязнении почв свинцом уменьшается активность ферментов, нарушаются процессы дыхания и клеточного деления растительных организмов. При его содержании до 40...60 мг на 1 кг почвы значительно замедляется рост картофеля, ячменя, клевера, сои и гречихи.

Значительное влияние на жизнедеятельность живых организмов оказывают такие металлы, как селен, литий, олово.

Крайне нежелательно присутствие в почве, растениях и воде ртути и мышьяка, являющихся сильнодействующими ядами.

 

1.5. Влияние загрязнения растительного покрова на сельскохозяйственное производство

 Растения обладают неодинаковой  устойчивостью к накоплению различных  химических элементов. Например, капуста, обладающая устойчивостью к кадмию, характеризуется более низкой устойчивостью к никелю и хрому.

Из культивируемых растений тяжелые металлы активнее поглощают овощи, особенно обладающие разветвленной корневой системой, в меньшей степени — зерновые и технические культуры.

По уровню накопления тяжелых металлов сельскохозяйственные растения условно делят на четыре группы:

очень высокий: салат, шпинат, лук (перо), укроп, сельдерей, петрушка;

высокий: кормовые травы, кукуруза (зеленая масса), солома зерновых, огурцы, томаты, кабачки;

средний: свекла, морковь, капуста, лук (репка), турнепс, редис, картофель;

низкий: зерно пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы, гороха, овса, бобов.

Наиболее легко поглощаются и накапливаются в съедобных частях растения такие элементы, как цинк, кадмий, марганец, молибден; наоборот, поглощение свинца, ртути, хрома довольно ограничено.

Установлено, что наибольшее количество тяжелых металлов накапливается, как правило, в корнях, затем в стеблях, далее в листьях и меньше всего в зерне, а также в корне- и клубнеплодах.

Поглощение тяжелых металлов растениями из почвы оценивают коэффициентом биологического поглощения (КБП), который показывает отношение металла в растениях к его содержанию в почве, мг/кг. Например, КБП меди и никеля для салата зеленого составляет соответственно 1,31 и 1,05, щавеля —0,58 и 0,78, овсяницы — 0,74 и 0,42, тимофеевки — 0,52 и 0,24, костра — 0,45 и 0,24.

Быстрота проникновения металлов при попадании их на листья растений распределяется в такой последовательности: 

свинец—цинк—марганец—железо, а по их мобильности в растениях: железо — медь — марганец — кадмий — цинк — свинец.

Тяжелые металлы, накапливаясь в различных частях растений в высоких концентрациях, проявляют токсичность.

По степени токсичности тяжелые металлы можно расположить в такой последовательности: кадмий — свинец — цинк — медь — марганец — железо.

По сравнению с другими элементами, за исключением цинка, кадмий может накапливаться в относительно больших количествах в генеративных органах. Высокая фитотоксичность кадмия объясняется его близостью по химическим свойствам к цинку.

Замещение цинка кадмием в растительном организме приводит к цинковой недостаточности, что, в свою очередь, вызывает угнетение и даже гибель растений. По степени чувствительности к кадмию растения можно расположить в следующем порядке: 

томаты — овес — салат — луговые травы — морковь — редька — фасоль — горох — шпинат.

Очень высокие концентрации свинца в почвах могут существенно подавлять рост растений и вызывать хлороз, обусловленный нарушением поступления железа. Обычное содержание свинца в сельскохозяйственных культурах, используемых в пищу, находится в пределах 1,5мг/кг сухого вещества. Установлены пороговые концентрации меди, токсичные для некоторых растений. Так, для овса к началу колошения токсично содержание меди 10...21 мг/кг, а для клевера красного в возрасте 6 нед — 18,2...19,6мг/кг. Уже такие концентрации могут ухудшать состояние растений, еще не отражаясь на урожайности. Наиболее выраженной способностью к поглощению меди обладают картофель, морковь и гречиха.

На токсичность многовалентных металлов железа и марганца влияет их валентность, потому что от нее зависят подвижность элемента в почве и его доступность растениям. Избыточное содержание этих элементов снижает их рост, а при больших концентрациях приводит к гибели растений.

По степени устойчивости к токсическому действию тяжелых металлов растения можно расположить в таком порядке: травы — злаковые — зерновые — картофель — сахарная свекла.

 

1.6. Влияние загрязнения воздушной среды на сельскохозяйственное производство

 Загрязнение воздушной среды — это прямой результат хозяйственной деятельности человека, в результате которой в атмосферу попадает огромное количество загрязняющих веществ. Это, как правило, твердые частицы, например частицы свинца и других тяжелых металлов, асбеста и сажи, взвешенные капельки углеводородов, серной кислоты, и газа, такие, как окись углерода, окислы азота и двуокись серы.

Все эти загрязнители оказывают прямое биологическое воздействие на живые организмы: растения, животных и человека.

Загрязненная атмосфера является активно мигрирующим источником загрязнения почвенного покрова и растительности.

Присутствие в атмосфере окислов серы и азота приводит к образованию кислотных дождей, которые нарушают нормальный рост и развитие растений, приводят к изменению химического состава почв.

В тех местах, где содержание серной кислоты в воздухе достигает 3000 мкг/м~3, листья, хвоя и другие растительные ткани выглядят побелевшими; постепенно они приобретают вид обожженных, становятся красно-коричневыми и опадают. Даже когда среднее содержание двуокиси серы составляет всего 100мкг/м~3, что нередко имеет место в городах, растения могут приобретать желтоватый оттенок. Очень чувствительны к окислам серы фруктовые деревья, такие, как яблоня и груша, а также хлопчатник, люцерна и ячмень [40].

Находящиеся в атмосфере окислы азота и углеводороды под влиянием световой энергии вступают в фотохимические реакции, в результате которых образуются новые загрязнители воздуха, в том числе озон, альдегиды и другие органические загрязнители.

Как показали исследования американских ученых [40], практически все растения повреждаются от воздействия озона из воздуха. По их данным, ежегодные потери вследствие снижения урожайности от воздействия озона из воздуха только для четырех видов сельскохозяйственных растений — сои, кукурузы, пшеницы и земляного ореха — составляют от 1,9 до 4,5 млрд долл.

По масштабам и удельному вкладу в загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами вследствие техногенного загрязнения первые две позиции занимают воздушные выбросы предприятий черной и цветной металлургии и выбросы в атмосферу отходов автомобильного транспорта. Таким образом, именно воздушная среда является основным источником загрязнения почв и растительности тяжелыми металлами.

 

1.7. Влияние загрязнения воды на сельскохозяйственное производство

 Вода является ценнейшим  природным ресурсом, она имеет  исключительно важное значение  в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни растений, животных и человека. Она разрушает, растворяет и трансформирует различные неорганические вещества, способствует отложению осадочных пород и образованию почв.

Вода входит в состав организма человека, всех растений и животных, для многих живых существ она служит средой обитания.

Вода — непременный агент фотосинтеза. Она имеет высокую диэлектрическую проницаемость, благодаря чему присоединяет и удерживает почти все вещества. Одновременно она обладает таким уникальным качеством, как большое поверхностное натяжение, вследствие чего способна подниматься по капиллярам в почве.

Используемая в растениеводстве вода должна обладать определенными химическими свойствами, характеризующимися наличием в ней различных химических элементов, способствующих выполнению ею основных функций в процессе роста и развития растений. Нарушению этих свойств способствует появление в воде загрязняющих веществ.

Так, загрязнение воды снижает ее способность к насыщению кислородом, в результате чего парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества. Наличие в воде высокого содержания тяжелых металлов приводит к увеличению их концентрации в растениях, вызывая токсичность и гибель растений.

Сельское хозяйство является основным потребителем воды. Так, в земледелии, на богарных землях, на производство 1 кг зерна требуется 750л воды, картофеля—1500л, в животноводстве на содержание 1 гол. КРС в сутки требуется 115 л воды, а 1 свиноматки—234 л.

 

1.8. Показатели оценки загрязненности почвенного покрова

На основании «Порядка определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами» [39] опасность загрязнения почвенного покрова оценивают по таблице 105.

Кроме вышеприведенной пятиуровневой шкалы используют также четырехуровневую шкалу оценки [38].

 

 

Согласно нормативному документу Министерства природных ресурсов [28] при оценке загрязненных земель могут быть выделены зоны экологического бедствия и зоны чрезвычайной экологической ситуации.

На селитебных территориях (местах непосредственного проживания населения) эти зоны выделяют согласно критериям, приведенным в таблице 106.

 

 

 

 

 

 

На загрязненных земельных угодьях сельскохозяйственных предприятий зоны экологической и чрезвычайной экологической ситуаций выделяют согласно таблице 107.

 

 

 

 

 

Для оценки аэрогенн-загрязняемой территории используют шкалу оценок, разработанную Ю. Е. Саетом (табл. 108).

 

 

 

 

 

 

Иногда большое значение имеет оценка содержания в почвах обменного калия, легкогидролизуемого азота, подвижных форм фосфора, а также подвижных форм микроэлементов, недостаток или избыток которых отрицательно сказывается на почвенных характеристиках. Классификацию их наличия или отсутствия можно установить на основе сравнения с данными, представленными в таблицах 109...113.

 

1.9. Показатели оценки загрязнения растительного покрова

 Для проведения землеустроительных действий наряду с оценкой загрязненности почвенного покрова большое значение имеет оценка загрязненности растительности и основных продуктов растениеводства.

Для оценки уровня загрязнения растительного покрова основным научно-методическим руководством служат «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия» [28].

Однако в указанном нормативном документе разработана, к сожалению, неполная классификация, и между «удовлетворительной ситуацией» и «чрезвычайной» экологической ситуацией имеется пробел. Мы разделили этот пробел на равные части для получения 5-уровневой шкалы экологической оценки загрязненности растительности (табл. 114).

Предлагаемые пять категорий позволяют более дифференцированно оценить загрязненность растительности и сопоставить уровни загрязнения почвенного покрова, выполняемого в основном по 5-уровневой шкале, с загрязнением растительности.

Оценка опасности загрязнения растительности основана на превышении фона (алюминий и марганец), на превышении максимально доступного уровня (МДУ) (свинец, мышьяк, никель, хром) и на абсолютном содержании вещества в укосах растений и растительных кормах (медь, цинк, железо). Средний фоновый уровень загрязнения составляет, мг/кг сухих растений: для алюминия—500, марганца — 630. Принято максимально доступное содержание: свинца —1,5 мг/кг, мышьяка — 0,5, никеля — 2,5, хрома —0,5 мг/кг. Для хрома предлагается два варианта оценочной шкалы.

С учетом изложенного, используя предложенные выше категории, можно рекомендовать следующие конкретные критерии экологической оценки состояния загрязнения растительности по каждому элементу (см. табл. 114).

К 1-й категории загрязнения отнесены растения, у которых уровень загрязнения каким-либо из перечисленных загрязнителей (элементов) определен как «очень низкий» либо признаки загрязнения отсутствуют.

Ко 2-й категории загрязнения отнесены растения, у которых их загрязнение определено как «низкое».

К 3-й категории — растения со средним загрязнением одним из перечисленных загрязнителей.

К 4-й категории — растения, характеризующиеся высокой степенью загрязнения.