7.2. ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ

Наибольший отрицательный эффект дает резкое изменение концентрации веществ в почвах сельскохозяйственных угодий. Из общего земельного фонда страны, составляющего около 1710 млн га, 222 млн га (13% общей площади) приходится на сельскохозяйственные угодья. Из них 130,2 млн га (8%) занимают непосредственно пашни. Среди пашен наибольшую техногенную нагрузку испытывают сложенные черноземом. Их

146

детальное изучение на юге европейской части России показало (В.А. Алексеенко, Л.П. Алексеенко, В.Н. Сериков), что наблюдается тенденция к наибольшей концентрации в них таких металлов, как Zn, Pb, Ni, V, Mo при частичном выносе на отдельных участках Mn, Co, Ba, Ti и гумусового вещества.

В Поволжье геохимию почв наиболее детально изучали Н.С. Касимов с соавторами, В.П. и А.В. Учватовы, Н.М. Матвеев, В.А. Павловский, Н.В. Прохорова и др. По их данным, выше кларковых концентраций в почвах сельскохозяйственных ландшафтов содержатся Сu, Zn, Co и Rb. В Белоруссии, поданным К.И. и В.К. Лукашевых, Н.Н. Петухова, В.Б. Кадецкого, в аналогичных почвах наблюдается наибольшая концентрация V, Cr, Co, Ni, Сu, Pb, Mn.

Число примеров, подтверждающих повсеместное загрязнение почв сельскохозяйственных ландшафтов (и в первую очередь их пахотных горизонтов) тяжелыми металлами можно продолжать довольно долго. Эти данные подтверждают тезис о всеобщей металлизации биосферы. Следует отметить, что в разных регионах к основным загрязняющим веществам относятся практически одни и те же металлы, чаще и в больших количествах используемые в хозяйственной деятельности. Рассматриваемое явление описывается законом об ассоциациях химических элементов, образующих региональные техногенные геохимические аномалии (см. гл. 5).

В целом техногенное загрязнение сельскохозяйственных угодий различных территорий имеет несравненно больше общего, чем отдельные отклонения от установленной закономерности. Однако острота проблемы техногенного загрязнения пашен тяжелыми металлами в различных регионах меняется в основном из-за административных способов хозяйствования. Это положение хорошо иллюстрируется рис 7.1, где четко видно резкое изменение концентрации Cr, Ni, Zn на границе административного деления без изменения ландшафтно-геохимической ситуации.

В пределах практически всех промышленно развитых регионов с уже повышенной концентрацией в почвах целого ряда химических элементов есть еще и небольшие районы, в пределах которых содержание отдельных (приоритетных) загрязняющих веществ в почвах отличается особо высокой концентрацией. Автору пришлось изучать так называемые почвы вблизи отстойника химического комбината, где содержание Pb и Zn на отдельных участках в 1000 раз превышало среднее значение для почв. Практически

147

это были довольно богатые техногенные полиметаллические руды. В отдельных районах Краснодарского края содержание Zn в почвах приближается к значениям, опасным для человека и отрицательно влияющим на урожайность. Таким образом, в данном случае можно говорить о приоритетном загрязнении почв региона цинком. В других регионах в число приоритетных загрязнителей могут входить другие элементы; например, в Ростовской области и на Черноморском побережье к ним часто относится свинец.

Рассмотрим, как нарушается безопасность жизнедеятельности в результате техногенного изменения природных концентраций веществ в почвах?

• Повышение концентраций определенных, рудных химических элементов, т.е. металлов в почвах, приводит к повышению концентрации этих же веществ в произрастающих на них растениях (на этом явлении основаны биогеохимические методы поиска руд, не выходящих на поверхность). Тяжелые металлы, накопившиеся в почвах и перешедшие в растения, по трофическим цепям попадают в организм людей, вызывая многочисленные заболевания, резко сокращая продолжительность жизни, сказываясь на состоянии потомства, а в целом – на безопасности жизнедеятельности.

148

С внесением удобрений в почвах также существенно повышаются концентрации азота, калия и фосфора. Избыток азота приводит к увеличению в продуктах сельского хозяйства нитратов, которые в организме человека частично трансформируются в нитриты, вызывая затруднения в транспортировке кислорода по кровеносной системе, отравления, а в отдельных случаях приводят к смерти. Избыток фосфора нарушает в организме всасывание Мg и Fe, что также служит причиной заболеваний, как и избыток калия.

Из-за расширяющегося применения в сельском хозяйстве пестицидов в почвах накапливается значительное количество ядохимикатов. При этом наиболее стойкие соединения сохраняются до 10 лет. Через 2...3 года после их применения в гумусовом горизонте почв сохраняется более 50% ДДТ и ему подобных соединений. Поступая сначала из почв в растения, а затем попадая с продуктами питания в организм человека, они практически всегда вызывают отравления, а часто – опаснейшие заболевания внутренних органов. Некоторые биоциды воздействуют на генетический аппарат людей сильнее, чем радиация. Таким образом, научно необоснованное применение удобрений и ядохимикатов может существенно уменьшить безопасность жизнедеятельности. Этот процесс происходит и в удалении от районов применения рассмотренных веществ – везде, где используются выращенные таким образом сельскохозяйственные продукты. Избежать подобного воздействия на безопасность жизнедеятельности можно за счет усиления контроля за качеством сельскохозяйственной продукции.

Особо следует выделить все возрастающее техногенное загрязнение почв нефтепродуктами. На долю России приходится 12% мировых запасов нефти и около 10% мировой добычи. При этом 40% добытой нефти экспортируется по нефтепроводам, протяженность которых в России составляет согни тысяч километров. Ежегодно из-за их прорывов в почвы вытекают миллионы тонн нефти. Уже через 2 дня после поражения нефтепродуктами начинает увядать растительность. Период восстановления растительного покрова после загрязнения нефтепродуктами составляет в Северных районах (откуда перекачивается значительное количество нефти) 10... 15 лет. В этих условиях при попадании на 1 м² почв 12л нефти биомасса растений через 3 года уменьшается на 74%. После разлива в масштабе 25 л/м² уничтожается 90% всей биомассы, включая леса.

149

Таким образом, любое техногенное повышение концентрации химических элементов (их соединений) в почвах (по сравнению с природным содержанием) приводит к поступлению этих веществ в различные растительные и животные организмы, в том числе в сельскохозяйственные культуры, а затем, с продуктами питания – в организм человека, вызывая опаснейшие заболевания и даже воздействуя на генетический аппарат. В итоге происходит явное нарушение безопасности жизнедеятельности.

• Высокие концентрации ряда химических элементов в почвах вызывают болезни и уничтожение ряда почвенных организмов и растений, произрастающих на этих почвах. Всем известно исчезновение после применения удобрений и ядохимикатов на ряде пахотных земель червей, улучшающих структуру почв. Вместе с ними пропали и многие другие организмы, включая микроорганизмы.

А ведь почва – это биокосная система, в которой неживое (косное) вещество и живые организмы тесно связаны и взаимообусловлены. Следовательно, рассмотренные техногенные процессы видоизменяют почву, а также многие ее свойства. Одним из важнейших ее свойств является естественное плодородие (Пе), которое несколько упрощенно можно рассматривать как естественные возможности почв продуцировать биомассу. При достаточно высоких концентрациях в почвах ряда соединений многие растения погибают вообще, а другие видоизменяются. Это хорошо наблюдалось в пойме реки С. Донец, вблизи упоминавшихся отстойников с высоким содержанием Рb и Zn. По данным многих исследователей, даже при значительно меньших концентрациях металлов растения хуже развиваются, уменьшается урожайность, т.е. происходит уменьшение естественного плодородия (Пе). Для его увеличения производятся специальные, часто дорогостоящие техногенные мероприятия, создающие искусственное плодородие (Пи). В сумме естественное и искусственное плодородие составляют плодородие экономическое (Пэ): Пэ = Пе + Пи.

По мнению ряда ученых (С.Н. Бобылева, А.Ш. Ходжаева и др.), существует объективный природный предел снижения естественного плодородия – так называемый экологический порог, при приближении к нему невозможно увеличивать экономическое плодородие. Как видно из рис. 7.2, рост Пи (за счет удобрений, пестицидов, техники) приводит к увеличению Пэ только на определенном промежутке времени (t₀). После уменьшения

150

естественного плодородия ниже уровня экологического порога экономическое плодородие снижается, несмотря на резкое увеличение затрат на создание искусственного плодородия.

Так, в СССР валовые сборы зерна за 11 лет (1979–1989 гг.) не достигли урожаев 1973 и 1978 гг. (Падение производства зерна продолжалось и после 1991 г., однако в 90-е годы в сельском хозяйстве резко сократилось использование средств производства и начали действовать другие факторы, не позволяющие объективно оценивать изменения плодородия почв.) При этом среднегодовые капитальные вложения в увеличение искусственного плодородия в 80-е годы возросли на 40% по сравнению с их объемом в 70-е годы.

Можно считать, что необоснованная вера в возможности техники, удобрений и пестицидов бесконечно повышать плодородие существенно подрывает безопасность жизнедеятельности.

• Существенное техногенное увеличение содержаний в почвах ряда веществ оказывает и прямое воздействие на здоровье человека. Ядохимикаты, тяжелые металлы, удобрения в виде мельчайших пылевидных частиц попадают (в основном при дыхании) непосредственно из почв в организм людей, минуя растения. В этом случае поллютанты вызывают все те же

151

заболевания, что и при попадании через продукты питания, но скорее. Этому особо способствует засоление почв, в верхнем горизонте которых вместе с солями накапливаются остальные загрязняющие вещества, легко поднимаемые в воздух даже при незначительном ветре.

Следовательно, в районах внесения в почвы ядохимикатов, удобрений, тяжелых металлов и т.п. веществ создается наиболее неблагоприятная обстановка для безопасности жизнедеятельности. Эти вещества непосредственно воздействуют на людей (правда, обычно в меньшей мере) и в зонах прямого переноса их от мест внесения в почвы. Такой перенос обычно осуществляется в атмосфере и гидросфере.

• Изменение в почвах концентрации ряда соединений связано не только с их скоплением, но и с техногенным выносом. Кратко рассмотрим результаты этого довольно распространенного процесса на примере гумусового вещества – сложного комплекса органических соединений, в значительной мере определяющих плодородие почв. Бесхозяйственное отношение к земле, неправильная обработка почв (см. рис. 4.5), их чрезмерная "химизация" привели к тому, что за последние 30…40 лет богатые черноземы Русской равнины потеряли треть своего гумуса, их плодородный слой уменьшился на 10...15 см. Допущенное за последние десятилетия суммарное снижение естественного плодородия по ряду оценок соответствует недобору зерна по 10 ц/га. Это пример далеко не безопасной жизнедеятельности.

Под воздействием техногенеза в почвах ряда геохимических ландшафтов резко увеличилось фоновое содержание отдельных химических элементов, что привело к существенному увеличению значения АР. Он стал приближаться к АР элементов в породах континентов. Вероятные последствия воздействия этого процесса на все живые организмы приближаются к последствиям космических катастроф, вызывавших вымирание и мутации многих живых организмов.

Особо следует отметить, что почвы относятся к так называемым депонирующим средам (от слова депонировать – передавать на хранение), чем существенно отличаются от воздушной и водной частей геохимических ландшафтов, в которых поллютанты так долго не находятся. Загрязняющие вещества, попавшие в почву, могут сохраняться в ней десятилетиями (возможно и столетиями), постепенно поступая в воздух, воды, живое вещество.

152

Поэтому для безопасности жизнедеятельности следует уделять особое внимание всем мероприятиям, позволяющим уменьшать изменение концентраций различных веществ в почвах по сравнению с их природным содержанием.

• В последнее время в почвы техногенных и даже природных, биогенных ландшафтов все в больших количествах стали попадать соединения, не имеющие природных аналогов. Часто они практически не разлагаются почвенными организмами. Все последствия этого явления и его влияния на безопасность жизнедеятельности пока даже трудно предсказать.

153