Навігація
Посилання


Основи екології та охорони довкілля

4.1. Роль грунтів як компонентів навколишнього середовища. Основні фактори деградації земель


Загальні поняття про грунти як особливе природне утворення та їх значення в житті людини, як першоджерела харчових продуктів, нами розглянути в розділі І п. 2.3.5.

Ґрунти є основою для одержання врожаю сільськогосподарських культур, вони є першоджерелом всіх матеріальних благ: харчових продуктів, лісоматеріалів, тощо. Тому грунти являють собою незамінний природний ресурс і головним завданням діяльності людини є підтримка здатності ґрунтів до самовідновлення в процесі ґрунтоутворення.

Землі, які використовуються або можуть бути використані в галузях народного господарства, називають земельними ресурсами. Земельні ресурси - одні з найбільш універсальних природних ресурсів, особливістю яких є те, що їх не можуть замінити жодні інші ресурси і вони повинні використовуватись там, де утворились. Для підтримання процесів ґрунтоутворення, ґрунти недоцільно переносити на інші ділянки, адже зміна умов середовища може призвести до їх деградації.

Небезпечність погіршення якості ґрунтів полягає в тому, що вони є основним джерелом одержання їжі для людей, необхідної сировини та матеріалів. При потраплянні в ґрунти забруднювальних речовин, останні можуть потрапляти по трофічним ланцюгам в організм людини: ґрунт->мікроорганізми->рослини-> тварини->люди. Відтак, стан ґрунтів, ступінь їх забруднення безпосередньо впливає на здоров’я людини.

При нераціональному використанні грунтів, можлива їх деградація, під якою розуміють поступове погіршення властивостей ґрунтів (зменшення вмісту гумусу, руйнування структури ґрунту, зниження родючості), яке викликано зміною умов ґрунтоутворення в результаті як природних причин, так і господарської діяльності людини. Основні фактори деградації ґрунтів наведені на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Основні фактори деградації і втрати ґрунтів.

Отже основними факторами втрати ґрунтів є:

  • ерозія - механічне руйнування ґрунтів, яке виникає внаслідок дії води та вітру;
  • опустелювання - висушування ґрунтів, внаслідок чого ґрунти стають непридатними для сільського господарства;
  • токсикація - забруднення ґрунтів різноманітними антропогенними забруднювачами;
  • вторинне засолювання;
  • прямі втрати ґрунтів в результаті перетворення їх в міста, промислові підприємства, дороги тощо.

Розглянемо більш детально ці процеси.

Під ерозією грунтів (лат. тм/д - роз’єднання) розуміють різноманітні процеси руйнування та зносу ґрунтового шару, іноді разом з ґрунтоутворюючими породами, потоками води та вітру. Тому розрізняють водну ерозію ґрунтів та вітрову ерозію.

Ерозія ґрунтів існувала в природі завжди як природний процес, швидкість якого близька до швидкості процесу ґрунтоутворення. Це, так звана, природна геологічна ерозія, яку неможливо попередити і яка не завдає значної шкоди земельним ресурсам.

Поряд з геологічним процесом, який є частиною еволюції Землі, має місце прискорена або руйнівна ерозія, що виникає під впливом діяльності людини. При прискореній ерозії втрати компонентів ґрунту не компенсуються в процесі ґрунтоутворен

ня і ґрунти частково або повністю втрачають свою родючість. При цьому процеси руйнування ґрунтів можуть проходити в сотні і тисячі разів швидше, ніж при природній геологічній ерозії.

Товщина верхнього родючого шару ґрунту, який містить гумус, для багатьох типів ґрунтів рідко перевищує20 смі на його утворення природою витрачено не менше 2-7 тис. років. При прискореній ерозії повне руйнування цього шару можливе протягом 10-30 років, а часто він змивається першою зливою або здувається пиловою бурею. Прискорена ерозія, яка є наслідком неправильного використання земель - основний недолік землеробства, який на земному шарі виводить з ладу значні площі родючих земель. Причин прискореної ерозії є декілька.

По-перше, це безконтрольна вирубка лісів. Ліс є найбільш ефективним захистом ґрунтів від ерозії. Великі дерева за допомогою кореневої системи та трав’яні рослини, корені яких утворюють тонкі сплетіння, як би втримують ґрунт в “міцній сітці”. Ліс затримує талу та дощову воду і перешкоджає цим утворенню поверхневого стоку. Вода поступово всмоктується ґрунтом, поповнюючи запас ґрунтових вод, підтримуючи вологість ґрунтів. Завдяки високій здатності утримувати вологу, ліс іноді порівнюють з водосховищем. Вважається, що на 10 тис. га лісу втримується до 500 тис. м3 води.

Після вирубки лісу ґрунти залишаються без захисту: талі та дощові води, не затримуються, стікають по схилах, захоплюючи частинки ґрунтів та виносять їх в річки. В землю потрапляє лише незначна частина вологи. Поверхневий стік води збільшується в 2-3 рази, знижуючи рівень грунтових вод, що приводить до збільшення посушливості ґрунтів (див. рис. 2.9).

Крім того, випаровування з поверхні оголеного ґрунту проходить значно інтенсивніше. Посушлива дія випаровування на незахищених ґрунтах призводить до пониження конденсації вологи у вигляді роси, що надзвичайно важливо для аридних зон. Зменшення лісистості території викликає прискорення швидкості вітру, що сприяє як розвитку вітрової ерозії, так і зменшує конденсацію водяної пари.

Ступінь лісистості території, %

Рис. 2.9. Зміна характеру водостоку, залежно від лісистості територій.

Під впливом сонячних променів незахищені ґрунти нагріваються надзвичайно інтенсивно, що викликає зміни і навіть загибель ґрунтових мікроорганізмів, а також тварин і рослинних організмів, які відіграють значну роль в утворенні гумусу. Живі організми (комахи, бактерії, водорості, хробаки) мають першочергове значення для формування хімічного складу ґрунтів і приймають участь в процесах перетворення як органічних, так і мінеральних сполук різних елементів.

Крім того, скорочення лісів призводить до зміни місцевого клімату в сторону сухості, що в свою чергу, відбивається на збільшенні ступеня посушливості ґрунтів.

По-друге, це надмірний випас худоби. Ерозія, яка викликана надмірним випасом худоби, є результатом самої пастьби. Із збільшенням чисельності худоби рослинність значно бідніє, причому молоді рослини худоба з’їдає значно швидше, ніж завершується нормальний цикл відновлення пасовищ. Багаторічні рослини внаслідок цього втрачають здатність ефективно захищати ґрунти, що вимагає втручання людини.

Поряд з обкусуванням худобою рослин важливою причиною руйнування пасовищ є вибивання ґрунтів копитами тварин. Сумісна дія цих факторів призводить до значного зменшення маси зеленої речовини та скорочення площ, що вкриті рослинністю.

По-третє, це неправильні методи землеробства. До них відносять розорювання легкоеродованих ґрунтів, неправильне розорювання схилів та введення монокультур, в тому числі проораних.

Монокультури і особливо проорані культури надзвичайно слабо захищають ґрунти. При вирощуванні монокультур на одних і тих же ділянках, ґрунти більшу частину року залишаються відкритими, залишеними без рослинного шару, який захищає ґрунти від вітрової та водної ерозії та захищає від надмірного перегріву. Проорані культури практично не захищають ґрунти внаслідок слаборозвиненої кореневої системи більшості таких рослин, а також внаслідок відкритості більшої частини ґрунтових ділянок.

Розорювання легкоеродованих ґрунтів, зокрема супіщаних, піщаних, тощо, без достатнього захисту викликає інтенсивний розвиток вітрової ерозії. Такі ґрунти характерні для посушливих районів Землі.

Неправильне розорювання схилів викликає розвиток, перед усім, водної ерозії. При розорюванні вздовж схилу, навіть при незначній крутизні 2-3°, зливи та талі води стікають під схил та змивають поверхневі шари ґрунту. Щоб попередити водну ерозію, розорювання слід проводити поперек схилу. Розорювання схилу більше б0 крутизни небезпечне без спеціальних заходів захисту.

Як зазначалось, в залежності від факторів, які викликають руйнування ґрунтів, розрізняють водну та вітрову ерозію.

Водна ерозія ґрунтів - це змивання частинок ґрунтів талими та зливовими водами. Розмивання ґрунтів проходить сильніше на схилах, тому в гірських районах ерозія набуває особливої сили. Водна ерозія може бути поверхневою і яружною. До водної ерозії ґрунтів відносять, також, розмивання берегів річок при повенях. Найбільш небезпечна форма водної ерозії в горах - це селеві потоки. Віддаленими наслідками водної ерозії в гірській місцевості є ґрунтозсуви. Основною їх причиною є вирубка гірських лісів.

Вітрова ерозія полягає у видуванні та переміщенні вітром дрібних сухих частинок ґрунтів. Вітрова ерозія може бути місцева (повсякденна, поземкова) та пилові бурі, які є найбільш гострою формою вітрової ерозії.

Для захисту ґрунтів від ерозії проводять меліоративні роботи. Меліоративні (“меліорація” - покращення) заходи по боротьбі з ерозією залежать від ряду факторів. Заходи по боротьбі з ерозією поділяють на міжзональні, тобто загальні для всіх зон, та зональні. Меліоративні роботи поділяють на агротехнічні, лісомеліоративні, гідротехнічні та організаційно-господарські. Наприклад, до міжзональних меліоративних заходів по захисту ґрунтів від ерозії є лісомеліорація, а до зональних в гірській місцевості - формування схилів і їх закріплення насадженнями спеціального призначення.

Опустелювання - процес, який призводить до втрати природної екосистемної суцільної рослинності з подальшою неможливістю її відновлення без участі людини. Опустелювання проходить, переважно, в аридних зонах в результаті природних та антропогенних факторів, зокрема зведення лісів, випас худоби, нераціональне використання водних ресурсів тощо. Існують методи попередження розвитку опустелювання.

Вторинне засолювання ґрунтів - це процес накопичення в поверхневих шарах ґрунтів легкорозчинних солей (карбонатів, хлоридів і сульфатів лужних металів), який надає негативного впливу на рослинний світ. Виникнення вторинного засолювання можна уявити наступним чином:

* зрошення посушливих земель здебільшого сприяє підняттю рівня ґрунтових вод і відбуваються такі процеси: вода, піднімаючись, розчиняє солі, що містяться в нижніх шарах ґрунту, і капілярним током виносить їх на поверхню де, внаслідок випаровування, кристалізуються солі. Причин вторинного засолення декілька.

По-перше, це надмірна засоленість ґрунтоутворюючих порід, тобто високий вміст в них солей натрію. По-друге, це порушення водного балансу територій внаслідок безсистемного поливу у відсутності дренажу. По-третє, це використання для поливу грунтів вод з підвищеною мінералізацією, в тому числі і морської води. По- четверте, це атмосферні опади з високим вмістом солей натрію, що характерно для прибережних морських зон.

Заходи попередження вторинного засолення грунтів можуть бути різними. По-перше, це підтримування рівня ґрунтових вод на глибині 1,5-2,0 мза допомогою штучного дренажу. По-друге, це підтримування ґрунтів у розорюваному стані, що зменшує випаровування з поверхні ґрунту. По-третє, це використання хімічних меліорантів, зокрема гіпсу, тощо.

Меліоративні роботи по ліквідації вторинного засолювання ґрунтів можуть базуватись, також, на наскрізному промиванні засолених ґрунтів немінералізованою водою і на проведенні біологічної меліорації, тобто вирощування на ґрунтах рослин, які здатні вилучати з ґрунту солі натрію.

Токсикація грунтів зумовлена антропогенною діяльністю людини. В зв’язку з цим, проводиться нормування антропогенного навантаження на ґрунти. Для захисту ґрунтів від антропогенного забруднення необхідно передбачати заходи по запобіганню цих процесів. Але, крім попереджувальних заходів, велике значення мають заходи по ліквідації вже існуючих забруднень. Наприклад, якщо забруднений тільки верхній шар ґрунту, його можна видалити та поховати з врахуванням санітарних вимог.

За рахунок кумулятивної здатності ґрунтів, в них можуть накопичуватись значні кількості важких металів. Існують матеріали, які здатні дезактивувати важкі метали в ґрунтах або знижувати їх токсичну дію. Це іонообмінні смоли модифіковані функціональними групами, що утворюють хелатні сполуки з важкими металами. Хелатоутворюючі іонообмінні смоли вносять в ґрунти в дозах, які визначаються рівнем їх забруднення, у вигляді порошку або гранул. Наприклад, при використанні ряду іонообмінних смол модифікованих тіогрупами, іони Кадмію, Плюмбуму, Купруму, Меркурію та інші міцно фіксуються в ґрунтах в нерозчинній і недосяжній для рослин формі. При цьому зольні елементи, наприклад, Кальцій, Магній, мікроелементи, практично не закріпляються.

До меліоративних робіт по ліквідації забруднення грунтів сполуками важких металів відносять вапнякування та внесення органічних добрив. Вапнякування грунтів зменшує їх кислотність, а від так і розчинність сполук Плюмбуму, Кадмію, Цинку тощо. Поглинання їх рослинами різко зменшується. Органічні добрива, подібно органічним речовинам грунтів, адсорбують та втримують в поглинутому стані більшість важких металів. Іноді може проводитись гіпсування ґрунтів.


загрузка...