Фермерство, добыча ископаемых ресурсов, организованный и хаотичный выброс мусора — это ведет к загрязнению почвы. Проблема требует решительных мер. Некоторые предлагает природа, но главная ответственность — на человеке.
Вредные вещества и их источники
Грунт могут отравить органические, минеральные и искусственные продукты. Перечень основных загрязнителей включает:
- азотсодержащие элементы;
- фосфаты;
- мышьяк;
- свинец;
- ртуть;
- пластик и сырье для его производства;
- радиоактивные отходы.
В отдельную категорию выносятся микроорганизмы. Поступая в землю со сточными водами и удобрениями, они нарушают равновесие экосистемы. Люди загрязняют почву разными способами, и основными источниками проблемы можно назвать следующие структуры.
Фермы
Азотсодержащие соединения — основа многих удобрений. Присутствуют они и в экскрементах животных. Азот — одно из питательных соединений, необходимых растениям для существования.
Но его переизбыток, наряду с чрезмерным количеством фосфора и других компонентов удобрений, ведет к неприятным результатам. Загрязнение земли влияет на грунтовые и поверхностные воды — в последних такое воздействие может привести к снижению концентрации кислорода из-за активного цветения микроводорослей. В результате удушья гибнет флора и фауна.
Мелиорация ведет к отложению в грунте солей. Из-за этого, по данным проведенного в 2014 году исследования, мир в течение 20 лет ежедневно теряет 2 000 гектаров плодородных земель.
Солевые разрушения наблюдаются в регионах с засушливым и полупустынным климатом, где активность полива не соответствует возможностями природных или искусственных дренажных систем. Большие площади грунта пострадали в:
- Индии;
- Австралии;
- Пакистане;
- Китае;
- Ираке;
- США.
Пагубно на грунт влияет и животноводство. Жидкие удобрения на основе навоза перенасыщают его азотом и другими питательными элементами. Из-за неправильной очистки и обработки, попадающие в грунт экскременты могут содержать микроорганизмы и медикаменты, которые употребляли животные.
Это связывает глобальную проблему загрязнения почвы с другой опасной для мира обстановкой — распространением устойчивых к антибиотикам бактерий. Патогенные микроорганизмы комфортно чувствуют себя в земле. Ученые неоднократно доказывали, что гены, дающие иммунитет к антибиотикам, они получают из продуктов жизнедеятельности животных.
В 2014 году американские исследователи обнаружили 80 таких участков ДНК в коровьем навозе, служащем удобрением. Они пополнили список тысяч уже известных генов, защищающих патогены от медикаментов. Привив новые структуры кишечной палочке, исследователи обеспечили ей иммунитет к 4 типам антибиотиков:
- бета-лактамам (пенициллин);
- аминогликозидам (канамицин);
- тетрациклину;
- хлорамфениколу — распространенное средство лечения инфекций органов дыхания крупного рогатого скота.
На момент исследования не было свидетельств, что найденные гены помогают защититься от медикаментов человеческим патогенам. Но авторы указали на высокий риск изменения ситуации и ее опасность для скотоводства. Их также обеспокоили высокие концентрации генов устойчивости к антибиотикам в местах хранения или использования навоза.
Вопрос был поднят и другой группой специалистов из США в 2017-м. Проанализировав образцы грунта 11 молочных ферм, они установили, что вблизи выгребных ям уровень такой ДНК в 200 раз превышал общие показатели по участку. Ее обилие создавало дополнительную нагрузку на микроорганизмы плодородного слоя, влияя на его характеристики.
Средства для борьбы с сорняками и паразитами отравляют землю тяжелыми металлами. Это делает сельскохозяйственные объекты источником всех типов загрязнения.
Предприятия по добыче полезных ископаемых
Любая разработка земных недр может стать причиной загрязнения грунта. Серьезные опасения вызывает технология гидроразрыва. Исследователи неоднократно указывали на ее неблагоприятные последствия. В 2014 году группа экспертов Корнелльского университета США установила, что вода, используемая для извлечения сланцевых нефтегазовых залежей, попадает в грунт чаще, чем считалось раньше.
Потери составляют 10–40% закачанного раствора. Под действием жидкости из земли высвобождаются коллоиды. Соединяясь с опасными веществами, они становятся причиной химического загрязнения почвы и водоемов. Раствор для гидроразрыва токсичен и сам по себе.
Опасность добывающего объекта не зависит от размеров. В 2018 году американские специалисты из Университета Дьюка обнаружили опасные концентрации ртути и ее продуктов в почве вблизи небольших золотых приисков Сенегала.
Исследователи нашли тяжелый металл в большинстве образцов, взятых в 4 шахтерских поселках. Почти во всех случаях уровень загрязнения в 10 раз превышал контрольные показатели.
В некоторых образцах было зафиксировано стократное отклонение от нормы. Проект отражает неблагоприятную ситуацию в развивающихся странах. Но и крупные государства не справляются с сохранением качества грунта в горнодобывающих районах.
Россия и США — страны, обладающие собственными богатыми запасами природных ресурсов, вредят почве при разработке месторождений. Добыча нефти сразу ударяет по прилегающим землям. Дополнительная угроза возникает при монтаже и эксплуатации трубопроводов. Ртуть и сурьма — природные ядовитые минералы.
При добыче они могут отравить почву, ближайшие наземные и поверхностные водоемы.
Разработка месторождений полезных ископаемых снижает стабильность и качество грунта. Земля теряет прочность и насыщается токсичными веществами.
Промышленные объекты
Крупное производство сложно сделать чистым. Многие процессы ведут к загрязнению грунта и других систем промышленными отходами. Основная часть поступает из сточных вод и продуктов сгорания. Ископаемое топливо остается главным источником энергии крупных объектов, включая тепло- и электростанции. Продукты сгорания и сточные воды промышленных предприятий оседают в грунте, отравляя его.
Полигоны хранения и переработки отходов
Свалки (особенно незаконно созданные) становятся частыми источниками загрязнения почвы. Даже грамотная организация хранения не исключает просачивания компонентов отходов в грунт, отравления подземных вод и связанных с ними экосистем.
Серьезную опасность представляют отработанные компоненты ядерных объектов. Для их утилизации организуют геологические хранилища: отходы закапываются в специальных котлованах или колодцах. Создание объектов возможно даже в пределах населенных пунктов, что стало причиной недавнего скандала в России.
В 2017-м СМИ Санкт-Петербурга узнали о протечках хранилища опасных отходов Радиевого института им. Хлопина. Проблема возникла еще в 2012-м, но учреждение не стремилось сообщать о ней. Институт мог бы сохранить тайну, если бы не потребность в ремонте коммуникаций.
Радиоактивные отходы в почве опасны по многим причинам. Строительство на таких участках создает угрозу здоровья людей, даже если они находятся на объекте ограниченное время. Сырье для продуктов питания и стройматериалов, выросшее на радиоактивном грунте, может пойти в употребление без должной проверки.
Земля страдает и от зрительно менее опасных добавок.
Долговечность и токсичные компоненты материала сделали загрязнение пластиком проблемой мирового уровня. Наибольшую опасность создают микро- и наномерные частицы. Оставаясь незамеченными, они проникают глубоко в грунт, вызывая комплексное нарушение природных ресурсов.
Немецкие исследователи утверждают, что почва загрязнена пластиком в 4–23 раза сильнее, чем океаны. Материал встречается почти во всех типах грунта.
Весной 2018-го ученые обнаружили пластиковые частицы на неожиданных глубинах в песке пляжей, где гнездятся морские черепахи. Присутствие загрязнителя может изменить температуру, при которой созревают яйца, влияя на пол будущих детенышей. Живые организмы травятся пластиковыми частицами, усваивая их с пищей.
Электронные отходы — еще один опасный продукт для почвы. Они отравляют грунт тяжелыми металлами, синтетическими и природными соединениями.
Пагубное воздействие наблюдается как при пассивном хранении, так и при попытках переработки. Компоненты электроники содержат большое количество ценных металлов (от платины до хрома), но их извлечение требует применения энергоемких техник, включающих токсичные продукты.
Углерод, остатки добываемых соединений и используемые в процессе химикаты оседают в почве.
Свалки всех типов опасны для грунта физическими загрязнениями и другими продуктами. Незаконный выброс мусора отравляет землю из-за попадания в нее веществ, не подлежащих утилизации выбранным способом. Стационарные полигоны несут угрозу за счет риска утечек.
Транспортные средства
Выхлопные газы ДВС оседают в грунте, отравляя его тяжелыми металлами. Железнодорожный транспорт дополнительно влияет на окружающую среду за счет сжигания угля. Современные поезда постепенно переходят на другое топливо, оставаясь источниками загрязнения природных ресурсов за счет перевозимых грузов. До 8% удобрений, находящихся в обычном вагоне, теряются в процессе транспортировки.
При перевозке в контейнерах полуоткрытого типа, суммарный показатель достигает 28% за рейс. Поезда — пример загрязнения почвы удобрениями вдали от сельскохозяйственных угодий. В грунт может попасть цемент, руда и другие сыпучие продукты.
Транспортные средства влияют на качество земли и за счет водителей. Мытье машины в неположенном месте с применением чистящих средств, выбрасывание изношенных покрышек, канистр и бытового мусора — эти действия отражаются на состоянии почвы.
Последствия для населения
Загрязненный грунт создает ряд экологических проблем. Сельское хозяйство теряет плодородные почвы. Если выбранные культуры продолжают расти, падает урожайность, угрожая пищевой безопасности планеты. По прогнозам экспертов, к 2050-му на Земле будет жить 9 миллиардов человек, и дефицит почвы ставит под вопрос возможность их прокормить.
Загрязнение химическими веществами отрицательно влияет на грунтовые экосистемы, способствуя глобальному потеплению. Корни растений и почвенные бактерии помогают захватывать из атмосферы двуокись углерода и другие парниковые газы.
Ухудшение их деятельности ускоряет климатические изменения. Высокие концентрации вредных веществ в почве становятся причиной кислотных дождей и создают прямую угрозу для здоровья человека. Их можно:
- Проглотить. Наибольшему риску подвержены дети во время игры на улице. Но и взрослым почва, загрязненная химическими веществами, может попасть в желудочно-кишечный тракт при работе в саду или с немытыми продуктами.
- Вдохнуть. Летучесть частиц и сильные ветра создает вероятность контакта с опасными соединениями, даже если человек живет вдали от пострадавших участков.
- Получить через кожу.
- Употребить с пищей. Проблема касается и продуктов животного происхождения. В мясо и молоко могут попасть химикаты, впитанные растительным кормом из почвы и не уничтоженные производственными процессами.
Последствия контакта варьируются от аллергий до отравления и патологических изменений в организме. Свинец поражает мозг и нервную систему. Креозот — распространенное средство защиты древесины в США, при контакте с кожей вызывает покраснение, шелушение и появление волдырей.
Почва становится прямой или косвенной (через плоды) причиной отравления ртутью и другими опасными соединениями.
Восстановление качества почвы
Вернуть грунт в первоначальное состояние сложно. Решение проблемы частично предлагается природой. Летом 2018-го швейцарские специалисты сообщили, что почвенные бактерии способны перерабатывать определенное пластиковое сырье — полибутилентерефталат (PBAT).
Микроорганизмы успешно использовали углерод материала в качестве источника энергии. Но PBAT — только один тип пластикового сырья. Переработать остальные материалы грунтовым экосистемам, даже при участии человека, бывает сложно. Эффективные пути решения проблемы включают профилактику.
Загрязнители не должны изначально попасть в почву. В этих целях совершенствуются технологии очистки стоков и производственных процессов. Индекс загрязнения почвы помогает снизить и переход на альтернативные виды топлива: электричество, водород или биомассу.
Хотя современные технологии их производства ведут к вредным выбросам, ученые стремятся повысить безопасность процессов.
В будущем «зеленое» горючее и энергия могут стать по-настоящему экологичными, прекратив оказывать вредные воздействия на грунт, воду и атмосферу.
Дополнительные меры включают грамотное применение удобрений, пестицидов и средств от сорняков (по сезонам).
Пользователи участков должны учитывать причины и следствия изменения качества грунта. Если его состояние ухудшилось из-за навоза или интенсивного движения транспорта, следует ограничить влияние этих факторов.
Инфраструктурным системам, вроде железнодорожных сетей, сложно решить эту проблему.
Невозможность переключиться на герметизированные контейнеры для сыпучих продуктов стоит компенсировать максимальным использованием крытых вагонов. Операторы свалок должны искать пути вторичной переработки поступающего мусора с минимальными последствиями для окружающей среды.
Отходы нельзя сжигать, но можно применить щадящие техники, вроде электролитического расщепления.
Бороться с загрязнением грунта необходимо: от его состояния зависит качество жизни человечества. Без плодородной почвы население планеты не получит необходимого объема растительной и животной пищи.
Грунтовые экосистемы помогают в борьбе с глобальным потеплением, захватывая и перерабатывая углерод — ключевой компонент парниковых газов. Попадая из воздушной, водной среды в почву (включая дно океанов), элемент должен задерживаться на столетия или перерабатываться микроорганизмами.
Но изменение состава и функций грунта ведет к высвобождению этих веществ, заполняющих объем атмосферных выбросов от человеческой деятельности.
Упомянутые факторы указывают на важность роли грунта и профилактических мер по поддержанию его качества. Легче предотвратить загрязнение почвы, чем бороться с нежелательными компонентами.
