3. Хімічне забруднення грунтів.
Як ми вже знаємо грунти піддаються забрудненню, яке в загальному можна підрозділити на механічне, хімічне і біологічне.
Механічне забруднення полягає в засміченні ґрунтів великоуламковим матеріалом у виді будівельного сміття, битого скла, кераміки й інших щодо інертних відходів. Це впливає на механічні властивості ґрунтів.
Хімічне забруднення ґрунтів зв’язане з проникненням у них речовин, що змінюють природну концентрацію хімічних елементів до рівня, що перевищує норму, наслідком чого є зміна фізико-хімічних властивостей ґрунтів. Цей вид їхнього забруднення є найбільш розповсюдженим, довгостроковим і небезпечним.
Біологічне забруднення пов’язане з привнесенням у ґрунтове середовище небезпечних для людини організмів. Бактеріологічні, гельмінтологічні й ентомологічні показники стану ґрунтів визначають рівень їхньої епідеміологічної небезпеки. Ці види забруднення підлягають контролю насамперед на території жилих і рекреаційних зон.
Розглянемо більш детально процеси хімічного забруднення ґрунтів.
На урбанізованих територіях забруднення ґрунтів звичайно відбувається в результаті викидів промислових підприємств, транспорту, підприємств теплоенергетики, витоків з каналізації і відстійників, впливу промислових і побутових відходів, а також значною мірою за рахунок використання добрив і пестицидів.
Викиди промислових підприємств є джерелом забруднення ґрунтів міських територій важкими металами, канцерогенними речовинами, сполуками азоту і сірки. Однак даних, що дозволяють оцінити кореляційні зв’язки між змістом хімічних елементів у викидах, їхньою концентрацією в атмосферному повітрі, у випаданнях на поверхню землі і ступенем забруднення ґрунтів, недостатньо. Тому оцінити залежність розподілу хімічних елементів у викидах і випаданнях з повітряних потоків можна лише приблизно.
Мулові опади станцій біологічного очищення стічних вод і компост із міських побутових відходів містять велику кількість органічних і живильних для рослин мінеральних речовин, тому їх використовують як добриво. Однак вони, як правило, містять багато металів у концентраціях, що є токсичними.
При внесенні в ґрунти мулових опадів і компосту в дозах, обумовлених їхнього удобрювальною цінністю, можна прогнозувати збільшення вмісту токсичних елементів у ґрунтах у кілька разів.
Надходження забруднюючих хімічних речовин із ґрунту в організм людини пов’язано з процесом їхньої міграції по біологічних ланцюгах:
ґрунт — рослина — людин;
ґрунт — рослина — тварина — людинa;
ґрунт — вода — людина;
ґрунт — атмосферне повітря — людина.
Для ґрунтів сільськогосподарського використання оцінку рівня забруднення шкідливими речовинами ведуть на базі гранично припустимих концентрацій, причому пріоритетним є транслокаційний показник шкідливості, що враховує надходження в організм людини шкідливих речовин із ґрунту через рослини.
Базою для оцінки рівня забруднення ґрунтів у місті є значення фонової концентрації розглянутої речовини в ґрунтах регіону. Звичайно такі підходи використовують при аналізі забруднення території важкими металами й іншими токсичними елементами.
Геохімічним тлом називають середній вміст хімічного елементу в ґрунтах за даними вивчення статистичних параметрів його розподілу. Геохімічне тло є регіональною або місцевою характеристикою ґрунтів і порід.
Ділянка території, у межах якої статистичні параметри розподілу хімічного елемента вірогідно відрізняються від геохімічного тла, називається геохімічною аномалією. Геохімічні аномалії, у межах яких вміст забруднюючих речовин досягає концентрацій, що роблять несприятливий вплив на здоров’я людини, називають зонами забруднення. Рівень забруднення характеризується величиною коефіцієнта концентрації КCi, що визначають зі співвідношення: Кс = Сі/Сфі, де Сі — концентрація забруднюючої речовини в ґрунті; Сфі — фонова концентрація забруднюючої речовини, мг/кг ґрунту.
З абруднення звичайне буває поліелементним, і для його оцінки розраховують сумарний показник забруднення, що представляє собою адитивну суму перевищень коефіцієнтів концентрацій над фоновим рівнем.
Хімічні елементи, умовно називані важкими металами (свинець, цинк, мідь, кадмій, ванадій і ін.), не тільки самі є небезпечними для здоров’я людини, але і служать індикаторами присутності більш широкого спектра забруднюючих речовин (газів, органічних сполук). Величину сумарного показника забруднення ґрунтів використовують для оцінки рівня небезпеки забруднення території міста. Значення сумарного показника забруднення до 16 відповідають припустимому рівневі небезпеки для здоров’я населення; від 16 до 32 — помірковано небезпечному; від 32 до 128 — небезпечному; більш 128 — надзвичайно небезпечному.
Негативні наслідки може мати використання стічних вод з високим солевмістом для поливу зелених насаджень. Тому гранична величина мінералізації води, використовуваної для поливу, не повинна перевищувати 2—3 г/дм3, а концентрація бікарбонату натрію у воді — 2, 5 мг • экв/дм3.
Щоб уникнути осолонцевування ґрунтів, необхідно підтримувати оптимальне співвідношення катіонів у складі сольового комплексу.
До родючих ґрунтів відносять такі, у яких вміст гумусу на нижній границі шарів складає не менш 1,5—2%, величина рН водної витяжки не виходить за межі інтервалу 5,5—8,2, гідролітична кислотність по Al3+ не перевищує 3 мг • екв на 100 м ґрунти, а зміст Na+ в обмінному комплексі — не більш 5%. Кількість токсичних солей у ґрунтах повинна бути не більш 0,25%, а в гранулометричної сполуці ґрунтів кількість часток розміром менш 0,01 мм повинне бути в межах 10—75%. Якщо кількість гумусу знижується до 1%, ґрунт відносять до потенційно родючого.
Кислотні опади впливають не тільки на рослинність і водойми, вони ушкоджують будинки і конструкції з різних матеріалів, у тому числі з вапняку, мармуру, піщанику і стали. Вивчення геологічного спектру впливу кислотних дощів допомогло б передбачити інтенсивність їхніх впливів у майбутньому.
Під впливом перетворення рельєфу, регулювання поверхневого стоку, витоків з водогінних комунікацій відбувається зміна гідрогеологічного режиму території. Наслідком є підвищення рівня ґрунтових вод, а нерідко і підтоплення визначених ділянок міста. Зв’язане з цим насичення порід водою знижує їхню міцність і призведе до деформації і руйнування будинків і споруджень.
Теплове забруднення геологічного середовища являє собою підвищення її температури щодо природних значень. На території великого міста порушення температурного режиму може спостерігатися до глибини 100—150 м і більш. При цьому на обріях 10—30 м спостерігається тенденція до розширення по площі геотермічних аномалій з підвищенням на 2—6°С фонових значень температури гірських порід і підземних вод.
Під впливом надлишкового тепла може відбуватися локальне просушування порід зі зміною їхньої міцності. З підвищенням температури ґрунтових вод зростає швидкість хімічних реакцій у зоні їхнього контакту з матеріалами підземних споруджень.
Електричне поле блукаючих струмів у землі пов’язано з рейковим електротранспортом. Вплив його виражається в підвищенні корозійної активності середовища. Небезпека корозії виникає при щільності блукаючих струмів 5—10–2 А/м2, тоді як їхня щільність, що спостерігається реально, у містах у 200 разів вище. При високому рівні електричного впливу швидкість корозії стали складає до 2 мм на рік, а терміни безаварійної служби трубопроводів скорочуються вдвічі. Витоки з трубопроводів у свою чергу служать новими джерелами забруднення геологічного середовища міст.
Гірські породи є одним із природних джерел опромінення. Від змісту в породах радіонуклідів радію, торію і калію залежить як зовнішнє, так і внутрішнє опромінення людей. Внутрішнє опромінення найбільшою мірою пов’язано з надходженням через органи дихання газу радону, що є продуктом радіоактивного перетворення елементів уранового ланцюга. Цей газ має здатність еманірувати з порід, проникати через отвори в підлогах і стінах, через стики елементів конструкцій у приміщення і накопичуватися на перших поверхах будинків.
Безпосереднім джерелом виділення радону є радій-226. За вмістом цього ізотопу гірські породи сильно розрізняються. Особливо високий вміст радію можуть бути в деяких різновидах гранітів, а з осадових порід — у глинистих сланцях, збагачених органічною речовиною. Рівень радоновиділення залежить не тільки від концентрації в них радіоізотопів, але і від структурно-тектонічних особливостей території. У зонах тектонічних розламів і підвищеної тріщинуватості порід виділення радону відбувається більш інтенсивно.
В Україні райони з підвищеним радоновиділення знаходяться в основному на території Українського кристалічного щита і північно-західної частини Донецького басейну.
4. Заходи для збереження та раціонального використання грунтів. Екстенсивне землеробство зумовило розорювання лучних земель аж до урізу русла ріки, а також схилів, на яких повинні рости ліси, чагарники і трави. В кожній районній соціоекосистемі повинно бути своє науково обґрунтоване співвідношення між полем, лісом, луками, болотами, водоймами, що дасть найвищий господарський ефект і збереже навколишнє середовище.
Не менш важливою справою є організація і дотримання польових, кормових протиерозійних та інших сівозмін. Потрібно оптимізувати розмір полів у сівозмінах, вони у нас часто завеликі. Необхідно перейти до нарізування полів, сівозмін по контурах ґрунтових відмін, а не розбивати різногрунтові ділянки на правильні прямокутники для вигоди механізованого обробітку.
Для збереження фізичних властивостей ґрунтів (структури, пористості, оптимального водно-повітряного режиму) слід різко скоротити повторність обробітку, перейти на прогресивні форми обробітку і ефективні легкі машини і механізми. Обробіток ґрунту та догляд за посівами повинні бути комплексними, виконуватись повним набором якісних навісних та причепних знарядь.
Безплужний обробіток ґрунту є одним з елементів ефективного обробітку, що покликаний щадити грунт, дати можливість відтворюватись цінним властивостям землі. На порядку денному нульовий обробіток, тобто механічне втручання один раз в кілька років. Технологія нульового обробітку ґрунту вдосконалюється і їй без сумніву належить майбутнє. Альтернативою ультрахімізованого методу господарювання є органічне (біологічне) землеробство, яке повністю виключає застосування отрутохімікатів і неякісних мінеральних добрив. Проте це землеробство вимагає високої культури, дотримання всіх термінів та вимог обробітку ґрунту і догляду за рослинами, застосування біологічних методів захисту рослин від шкідників та бур’янів. Воно невіддільне від добре поставленої насінневої справи, наявності високоврожайного і стійкого проти вірусів і грибків гібридного насіння.
При органічному (біологічному) землеробстві на перших порах врожаї дещо нижчі (на 10-20%), але його продукція ціниться на світовому ринку значно дорожче від вирощеної із застосуванням міндобрив та отрутохімікатів, іноді навіть у 2-3 рази. Органічне землеробство засноване на застосуванні органічних добрив, перш за все гною, торфу, сапропелів.
Для боротьби з водною ерозією на схилах у гірських районах на височинах великого значення набуває терасування. Сучасна техніка дає змогу використовувати для землеробства схили крутизною до 30 градусів ( в Японії до 60 градусів ).
Ліс є найбільш ефективним засобом захисту ґрунту від ерозії. Великі дерева з потужною кориневою системою і трав′яна рослинність, корені яких утворюють складне сплетіння, ніби захоплюють грунт у міцну сітку. Ліс затримує дощову і снігову воду, перешкоджаючи тим самим утворенню поверхневого стоку. На другому місці по вологозатриманню є луки, які добре захищають грунт від ударів водних капель і від дії сонячного проміння. Велике значення мають лісосмуги, які захищають ґрунти від водної і вітрової ерозії. Найбільша роль таких лісосмуг в степових засушливих районах, які є дієвим засобом боротьби із засухою і суховіями.
Забрудненість ґрунту отрутохімікатами в значній мірі залежить від того, як їх застосовують і зберігають. Необхідно дуже суворо дотримуватися правил використання засобів захисту рослин, так як при невмілому використанні хімічних речовин вони із союзника землероба перетворюються у жорстокого ворога.
Важливим аспектом у даній проблемі є охорона земель від шкідливого впливу промислових , комунальних та інших відходів, викидів стічних вод. Щороку сотні тисяч гектарів родючих земель відводяться під різні види житлового та промислового будівництва. Необхідні екстренні заходи по збереженню ріллі. Потрібно законодавчо оголосити родючі землі недоторканими, найбільш цінним національним багатством країни, запорукою процвітання майбутніх поколінь наших людей.