Зверев В.Л. Экология России. Проблемы природопользования и среды обитания. Краеведение. Учебные практикумы

Подождите немного. Документ загружается.

111

применении минеральных удобрений, которые позволяют интенсифицировать

процесс производства сельхозпродукции. Экспертами ООН подсчитано, что

применение минеральных удобрений обеспечивает увеличение производства

сельхозпродукции, на 25% т.е. каждый 4-ый житель планеты кормится благодаря,

минеральным удобрениям.

Минеральные удобрения оказывают скрытое отрицательное воздействие

на свойства почвы: повышают кислотность, увеличивают содержание подвижных

форм Al и Мn, усиливают вымывание Са

, Мg. При увеличении доз удобрений

резко снижается использование растениями питательных веществ на создание

основной продукции и происходит рост побочных образований - соломы, ботвы,

листвы. При высоких дозах азотных удобрений в растениях резко, возрастает

содержание небелкового азота, который не связывается в белковую молекулу,

нарушается обмен веществ в растениях.

Почва представляет собой саморегулирующуюся систему, которая

сопротивляется вторжению высоких доз удобрений. В ответ на поступление

минерального азота удобрений, почва сбрасывает собственный азот гумуса в

почвенные воды и атмосферу в результате того, что минеральные удобрения

активизируют минерализацию почвенного гумуса. Происходит нитратное

загрязнение, которое особенно опасно из-за хорошей растворимости азотных

соединений и токсичности нитрат-иона. Нитратное

загрязнение пропорционально

увеличению доз минеральных удобрений, эффективность использования которых

обычно не превышает 40% и падает с увеличением дозы.. В среднем для

сельскохозяйственных районов доля поступления азотных соединений с полей в

водоемы составляет 25% от внесенной дозы удобрений.

112

Крайне неблагоприятно сказывается избыток нитратов на химических

свойствах и плодородии почв. Нитраты усиливают мобилизацию из почв калия,

кальция, магния, увеличивают подвижность и доступность для растений железа,

алюминия и тяжелых металлов. Избыток нитратов ухудшает микробиологические

свойства почвы, сказывается на химическом составе сельхозпродукции. В

частности, уменьшается биологическая полноценность белка, злаков, снижается

масса зерен

, происходит полегание посевов, уменьшается содержание крахмала в

картофеле и сахара в сахарной свекле. Ухудшается качество кормовых трав, где

падает количество сахаров и растворимых углеводов, что приводит к

неблагоприятному углеводно-протеиновому соотношению в корме.

Избыток нитратов изменяет макро и микроэлементный состав растений.

Наряду с изменением естественных соотношений, таких структурных элементов

живого вещества как Са, Mg, К в сельхозпродукции накапливается тяжелые

металлы Zn, Cd, Ni, Cr, Mo и др.

В целом, больше половины всего фиксированного азота на суше

вовлекается в сельскохозяйственное производство /~ 100 млн. т/, причем

удобрения дают около 60 млн. т фиксированного азота. В отличие от

легкорастворимых нитратов фосфор накапливается в почве, которая служит для

фосфора геохимическим барьером. Однако из-

за ограниченной миграционной

способности фосфора избытка фосфорного питания растений на суше не

возникает. Фактически, фосфор регулирует первичную продукцию биосферы.

Основным источником антропогенного фосфора в наземных экосистемах

служат удобрения, мировое производство которых в 1980 г. составило 14,58 млн.

т /Р

/, что равно половине всего поступления фосфора. 2/3 всего поступающего

113

в наземные экосистемы фосфора имеет антропогенное происхождение.

Фосфорные удобрения могут быть источником целого ряда микроэлементов, в

частности, редкоземельных элементов, стронция, урана, кадмия, хрома, ванадия,

при одновременном блокировании поступления других элементов, например Zn.

С фосфорными удобрениями связан процесс эвтрофикации -

искусственного переудобрения вод фосфором. При избытке фосфора происходит

бурное размножение водорослей и резкое снижение растворенного кислорода,

вода "цветет", что приводит в итоге к гибели водных животных и высших, а затем

и низших растений. Признаки эвтрофикации водоемов наблюдаются, если

концентрация фосфора в воде. превышает 15 частей/млн., а азота 0,3 части/млн.

по данным ЮНЕСКО. Биологически чистые воды содержат сотые и тысячные

доли Р на млн. /сотые и тысячные

доли мг/л/.

4.5. Улучшение(мелиорация) почв.

Закон, минимума, открытый в прошлом веке немецким химиком Ю.

Либихом, гласит, что судьба, урожая определяется тем компонентом или

фактором, который в данное время находится в минимуме. Например, почва

может иметь достаточное количество азота и калия при недостатке фосфора,

который окажет определяющее значения на величину урожая. Закон минимума

наглядно иллюстрируют бочкой, сделанной

из планок разной высоты. Поэтому

количество воды в бочке, символизирующее урожай, будет определятся высотой

самой короткой планки, отражающей характерный минимум питательного

вещества почвы.

114

Выяснением и регулированием лимитирующих факторов занимается такой

вид сельхоздеятельности как мелиорация /от лат. улучшение /. Мелиорация может

заключаться в орошении или осушении /гидромелиорация/, лесонасаждении

/агролесомелиорация/ и др. Древнейшим способом улучшения почв является

минеральная мелиорация, осуществляемая для улучшения физических свойств

почв. Глинистые почвы улучшают пескованием, а песчаные - глинованием. Не

менее древний способ мелиорации

- известкование почв.

Активная реакция или активная кислотность почв обусловлена.

водородными ионами почвенного раствора и характеризуется величиной Рн

водной суспензии почв. Активная реакция почв определяет условия роста

растений и жизнедеятельности организмов. Оптимальная величина активной

реакции почв в агроценозах должна быть нейтральной / Рн=6-7/. Однако, для

подзолистых, дерново-подзолистых и серых лесных почв, распространенных в

Средней России, характерна слабо-кислая и кислая реакция с Рн< 6.

На величину активной реакции почв оказывает большое влияние

антропогенная деятельность, в особенности выбросы в атмосферу сернистого газа

и окислов азота, которые вызывают образование кислотных дождей,

закисляющих почвы.

Стандартным приемом повышения плодородия почв за счет снижения

кислой реакции почв служит известкование, известное еще древним римлянам.

Плиний Старший рекомендовал внесение молотого известняка для увеличения

урожая маслин и винограда. Известкование повышает усвоение минеральных

удобрений, например суперофосфата. Увеличение урожая при одновременном

внесении суперфосфата и извести может достигать 25%.

115

В качестве известковых материалов используют:

1/Рыхлые карбонатные породы, не требующие размола или обжига -это

известковые туфы, доломитовая мука, мергель, гажа /озерная известь/,

известковистые торфа,

2/Отходы промышленности, богатые карбонатом кальция - сланцевая зола,

известковые шлаки, доломитовая пыль, отходы промышленности

стройматериалов, торфяная зола.

3/ Известковая мука и жженая известь, полученные при переработке

известняка.

Гипсованием улучшают солончаки, обладающие избыточной

щелочностью. При гипсовании солонцов происходит катионный обмен

почвенного натрия на кальций гипса и нейтрализация щелочности:

+ СаSO

= СаСО

+ Na

Кроме традиционных горных пород и промышленных известковых

материалов в последнее время геологами Санкт-Петербурга и Иркутского

института геохимии предложены и апробированы минеральные мелиоранты, как

заменители минеральных удобрений. В этих целях используются горные породы

и промышленные отходы /золы, шлаки/ с высокими концентрациями биофильных

элементов. Хорошие результаты получены при улучшении почв путем

внесения

рыхлых вулканических пород /пемз, туфов, шлаков/, а также горючих сланцев,

бурых и каменных углей и др.

Минеральные мелиоранты не только улучшают структуру почв, но и

способны служить источником калия, фосфора, кальция, а также многих

необходимых для развития растений микроэлементов. К таким мелиорантам -

116

заменителям минеральных удобрений принадлежат оболовые

пески, богатые фосфором, глауконитовые породы, диктионемовые сланцы,

богатые фосфором, калием, органическим углеродом.

В качестве минеральных мелиорантов, содержащих кальций, магний,

марганец и др. элементы, могут использоваться бурые и окисленные каменные

угли, горючие сланцы, а также золы ТЭЦ в качестве заменителей извести при

нейтрализации кислых почв. Бурые угли и окисленные каменные угли содержат

гуминовые кислоты, похожие по свойствам на гуминовые кислоты почв и

торфов. Особенно эффективно использованием комплексного

органоминерального удобрения - углетуков, представляющих смесь ископаемых

углей с минеральными удобрениями. Применение углетуков на полях. Иркутской

области дало повышение урожая пшеницы на 30%, кукурузы - на 50%,. сахарной

свеклы на 40%.

Золошлаковые отходы широко используются

для мелиорации почв в

промышленных странах, например, в Германии на 80%, во Франции на 65%.

Весьма перспективно использование зол отечественных энергетических. углей,

особенно с высоким содержанием кальция. Например, зола углей Березовского

месторождения Канско-Ачинского бассейна содержит около 50% оксида кальция.

Использование минеральных мелиорантов в качестве заменителей минеральных

удобрений позволяет уменьшить неблагоприятное влияние минеральных

удобрений

на почву.

Вопросы и задания.

1.Что такое биокосные системы?

117

2.Какой химический элемент содержится в почве и отсутствует в горных

породах?

3.Назовите функции почв в биосфере.

4.Какие факторы почвообразования определил В.В.Докучаев.

5.Почему американский эколог Ю. Одум назвал В.В. Докучаева пионером

экологии?

6.Как изменились ресурсы пахотных земель за исторический период?

7.Назовите основные процессы антропогенной деградации почв

8.Что такое эвтрофикация?

9.Нарисуйте бочку, иллюстрирующую закон минимума Ю. Либиха.

10.Что такое мелиорация?

11.Что такое минеральные мелиоранты?

II ЧАСТЬ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И СРЕДЫ ОБИТАНИЯ.

5. АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА БИОСФЕРУ И ЕЁ ПОДСИСТЕМЫ.

5.1. Характеристика антропогенного влияния.

Антропогенное воздействие на биосферу проявляется в глобальном

масштабе и может быть обнаружено в любой точке земного шара. В Антарктиде

никто и никогда не занимался сельским хозяйством, но ледниковый покров

белого континента за 30 послевоенных лет накопил около 2000т ДДТ,

принесенного воздушными потоками с полей Северного полушария.

Радиоактивность, рассеявшаяся от взрыва Чернобыльской АЭС

была

118

зафиксирована в Европе, Сибири, Японии, США. Радиоактивный тритий от

ядерных испытаний в атмосфере, проводившихся до 1968 года на полигоне в

Неваде, через две недели попадал в воду московского водопровода.

Таким образом, антропогенное воздействие на биосферу является

всеобщим. Оно может быть обратимым и необратимым. Разумное потребление

водных ресурсов может сопровождаться их восстановлением и

не вызовет

осушение водоема или истощение запасов подземных вод. Значительное

нарушение водного режима, например Аральского моря в результате уменьшения

стока Амударьи и Сырдарьи, благодаря гидромелиоративной деятельности,

привело к необратимым последствиям. Большинство антропогенных воздействий

не только вредно природе, но и угрожает здоровью человека.

Основными видами антропогенного влияния на биосферу являются:

Нарушение природных потоков и балансов химических элементов (О

, С, N

Р,

Zn, Pb и др.), и минеральных веществ(Н

0,СО

) что приводит к отравлению и

разрушению биосферы и ее подсистем.

2. Истощение природных ресурсов (минеральных, почвенных, уменьшение

биоразнообразия).

3. Экологические катастрофы (землетрясения, оползни, наводнения, пожары

нефтяных и газовых скважин, угольных шахт, ядерное и химическое

загрязнение среды обитания).

Антропогенное влияние проявляется на глобальном, региональном и

локальном уровне. Глобальное антропогенное загрязнение нередко

называют

фоновым, поскольку оно пока соизмеримо с естественными уровнями химических

элементов в природных водах, почвах, атмосфере.

119

Наиболее значительно антропогенное воздействие на локальном и

региональном уровнях, где происходит:

1. загрязнение и истощение природных сред (атмосферы, вод, почв).

2. уничтожение природных ландшафтов и создание техногенных, антропогенных

ландшафтов.

Техногенные ландшафты могут быть сельскохозяйственными

(агроландшафты), промышленными (заводы, аэродромы, карьеры,

нефтегазопромыслы), селитебными (города, поселки, деревни).

Во многих случаях происходит сочетанное воздействие

названных

факторов антропогенного влияния, так, например, истощение ресурсов пресных

вод часто сопровождается их загрязнением. Наибольшую опасность для здоровья

населения создают процессы загрязнения среды обитания, которые особенно

проявляются в урбанизированных районах, и более всего в крупных городах и

промышленных районах.

Интенсивность антропогенного влияния увеличивается с ростом

народонаселения и особенно возросла во второй

половине XХ века. В ХVIII веке

на Земле проживало меньше 1 миллиарда человек, которые использовали только

29 химических элементов. Потребности современного общества из 6 миллиардов

человек удовлетворяют 92 природных химических элемента и множество

искусственных изотопов.

Современные энергетические системы и технологические процессы

поглощают почти 25% фотосинтетического кислорода атмосферы, создаваемого

наземной растительностью. Одновременно в атмосферу поступает огромное

количество углекислоты, угарного газа, оксидов азота, диоксида серы,

120

микроэлементов. Таким образом, происходит загрязнение, интоксикация среды

обитания благодаря нарушению естественных циклов и потоков химических

элементов.

Антропогенные потоки химических элементов в десятки и сотни раз

превышают естественное поступление при вулканизме и выветривании, что

приводит к необратимому накоплению токсичных микроэлементов в почвах,

загрязнению атмосферы диоксидом серы, а пресных вод сульфатами, увеличению

концентрации

углекислого газа в атмосфере.

5.2. Глобальная система мониторинга.

Значительность антропогенных изменений природной среды и их

глобальный характер определили необходимость проведения специальных

контрольных наблюдений для оценки и прогноза состояния биосферы

и ее подсистем.

В 1972 году в Стокгольме состоялась международная Конференция по

окружающей среде, которая наметила создания Глобальной системы наблюдения

антропогенных изменений природной среды в рамках программы ООН по

окружающей среде /ЮНЕП/. Функции системы состояли из оценки и обзора

информации, обобщения данных, определения состояния природной среды и

влияния антропогенной деятельности. Позже Глобальная система наблюдений

стала называться Глобальной системой мониторинга окружающей среды /ГС

МОС/, где мониторинг является системой наблюдений, оценки и прогноза

антропогенных изменений природной среды. В соответствии о определением

мониторинг включает следующие

основные направления деятельности: