ПОЧВЫ

Рекультивация почв. Загрязнение почв пестицидами и агрохимикатами. Детоксикация биоцидов

Рекультивация почв нарушенных ландшафтов

Рекультивация — система приемов восстановления и оптимизации нарушенных ландшафтов. В настоящее время в СССР стоимость рекультивации входит в проектную стоимость добычи полезных ископаемых. Наиболее методически разработана рекультивация земель, нарушенных горными разработками. Ее проводят в 3 этапа.

Первый этап — подготовительный. На этом этапе проводят обследование нарушенных территорий, определяют направление рекультивации, составляют технико-экономическое обоснование и проект рекультивации.

Второй этап — горно-техническая рекультивация. В зависимости от региональных условий второй этап может включать химическую мелиорацию. Горно-техническую рекультивацию выполняют предприятия, которые ведут разработку полезных ископаемых.

Третий этап — биологическая рекультивация. Она направлена на восстановление плодородия подготовленных в процессе горнотехнической рекультивации земель и превращение их в полноценные лесные или сельскохозяйственные угодья. Направление и методы биологической рекультивации различаются в зависимости от географического положения района, его климатических, физических и хозяйственно-экономических особенностей. Наиболее дешевым видом освоения рекультивируемых территорий считается облесение. Для улучшения свойств верхнего слоя отвалов, для накопления в нем органического вещества и азота перед посадкой деревьев высевают люпин, донник или люцерну с последующей их запашкой. Деревья сажают саженцами в заполненные нетоксичной породой или почвой ямки или борозды.

В областях с распространением плодородных почв и нетоксичных вскрышных пород проводят сельскохозяйственную рекультивацию. Ее проводят в несколько стадий: известкование, рыхление до глубины 60 см, внесение удобрений, посев злаково-бобовой смеси. После этого вводят специальный севооборот, где 40 — 50% составляют многолетние травы. После такого севооборота рекультивируемые земли могут быть заняты зональным полевым или кормовым севооборотом.

Загрязнение почв агрохимикатами

Ведение интенсивного сельского хозяйства невозможно без применения удобрений в целях поддержания и увеличения плодородия почв. Практика применения удобрений расширяется и совершенствуется. В. А. Ковда полагает, что 300—400 млн. т удобрений будет использоваться к началу XXI в. для обеспечения населения планеты продуктами сельского хозяйства. Планируется среднее применение 300 кг/га удобрений с полным обеспечением технических культур, повышением доз удобрений под зерновые и пропашные, расширением удобрений лугов и пастбищ. Наряду с минеральными расширяются масштабы использования органических удобрений. Однако химизация земледелия подразумевает грамотное и рациональное использование удобрений. Постоянно ведутся поиски новых форм удобрений, уточняются оптимальные дозы и сроки их внесения.

Избыток азотных удобрений нежелателен. Избыточный азот вызывает преимущественный рост вегетативных органов за счет генеративных, повышает восприимчивость растений к пониженным температурам. Избыточный азот особенно опасен в нитратной форме, так как он не сорбируется почвой, легко мигрирует по профилю и попадает в грунтовые воды.

С увеличением количества азотных удобрений обнаруживается повышение концентрации нитратов в природных водах. Повышение концентрации нитратов в питьевой воде до 40—50 мг/л послужило причиной заболевания детей метагемоглобинемией в США, Израиле, Франции, ФРГ и других странах (Б. Коммонер, 1974). ПДК азота нитратов в питьевой воде в настоящее время в нашей стране считают 10 мг/л (Л.А.Гришина, 1980).

Не только нитратные, но и аммиачные соединения азота служат источником загрязнения почв и природных вод. Известно, что аммонийный азот препятствует хлорированию воды, если его концентрация превышает 1 мг/л. К тому же, окисляясь до нитратов, аммонийный азот связывает кислород, что приводит к кислородному голоданию гидробионтов и порче воды.

Источником избыточного количества аммиачного азота в почве служат отходы животноводства и городские сточные воды. Современные предприятия индустриального животноводства, птицефабрики и города создают очаги аномально высокого содержания азота и фосфора в виде органических и минеральных соединений, которые, попадая в почвы и природные воды, локально пересыщают их, доводя содержание N — N03 до 400 мг/кг почвы, а N-NH, до 2200 мг/кг почвы (В. А. Ковда, 1976). Аномально высокие концентрации соединений азота создаются и вокруг многих промышленных предприятий, особенно производящих азотные удобрения. Перспективный путь решения азотной проблемы по представлениям академика Е. Н. Мишустина и других в усилении внимания к биологическим источникам азота в почве, в частности в расширении площадей посевов бобовых культур.

Несмотря на низкую растворимость фосфорных удобрений и большинства других соединений фосфора, главное геохимическое направление их глобального круговорота направлено в сторону озер, устьев рек, морей и шельфов океана. Около 3—4 млн. т фосфатов ежегодно поступает с континентов в океан. Имеет место локальное зафосфачивание почв в связи с низкой растворимостью его почвенных соединений. Но основная проблема фосфора в ис- черпаемости его ресурсов, что ведет к нарушению необходимого соотношения N:P:K в удобрениях.

Наряду с азотом и фосфором важнейшим элементом питания в почвах является калий. Для компенсации выноса калия с урожаем используют калийные удобрения разного состава (KN03, K2S04 и КС1). Наиболее часто используют хлорид калия. Однако его применение ведет к накоплению в почве иона хлора, который неблагоприятен для ряда сельскохозяйственных культур. Например, у картофеля он вызывает водянистость клубней.

В большинстве стран мира не достигнуты оптимальные нормы применения удобрений. Но в капиталистических развитых странах есть примеры применения избыточных их количеств. При этом возникает опасность ухудшения качества продуктов питания и загрязнения сопряженных с почвой атмосферы и природных вод избытком агрохимикатов.

Загрязнение почв пестицидами

Пестициды — ядохимикаты по борьбе с сорняками (гербициды), с грибковыми болезнями растений (фунгициды) и вредителями (зооциды, инсектициды и др.) — широко применяются в сельском хозяйстве и сохраняют более 30% урожая. Наибольшее применение находят пестициды — органические вещества: хлорированные углеводороды (гексахлоран и др.), диены (альдрин, се- вин и др.), сложные эфиры фосфорных кислот (ФОС), карбаматы (карбин, тиллам и др.), замещенные мочевины (фенурон, монурон и др.). При обработке посевов пестицидами основная часть их накапливается на поверхности почв и растений. Они адсорбируются органическим веществом почв и минеральными коллоидами. Сорбция токсикантов обратима. Избытки пестицидов могут мигрировать с нисходящим гравитационным потоком и попадать в грунтовые воды. Накапливаясь в почве, они могут передаваться по цепям питания и вызывать заболевания животных и людей.

Накопление остатков пестицидов в почве зависит и от природы токсиканта. Наиболее стойкие — хлорорганические соединения и группа диенов. Они сохраняются в почве в течение нескольких лет (). К тому же чем выше доза, тем длительнее сохраняется токсикант. Фосфорорганические соединения и производные карбамидной кислоты теряют свою токсичность менее чем за 3 мес и при распаде не образуют токсичных метаболитов, что делает эти соединения предпочтительными.

При внесении пестицидов авиаметодами они распыляются и могут переноситься воздушными массами на большие расстояния. Многие биоциды и их метаболиты обнаруживаются там, где их никогда не применяли (например, в Антарктиде). Вместе с поверхностными водами пестициды могут попадать в водоемы и отравлять воду. Систематическое применение в больших количествах стойких и обладающих кумулятивными свойствами пестицидов приводит к тому, что основным источником зафязнения водоемов становится сток талых, дождевых и грунтовых вод. Процессы естественной детоксикации идут активнее там, где наиболее интенсивны процессы минерализации органического вещества.

Охрана почв от загрязнения избытком агрохимикатов

Одно из основных условий охраны почв от загрязнения пестицидами — создание и применение менее токсичных и менее стойких соединений и уменьшение доз их внесения в почву.

Полная детоксикация биоцидов происходит лишь при их распаде на нетоксичные компоненты. Разложению токсикантов способствуют реакции окисления, восстановления и гидролиза. Наиболее активно разложение пестицидов проводят микроорганизмы. При участии ферментов микроорганизмов в почве и растворе идут те же процессы гидролиза, окисления или восстановления. Микроорганизмы используют для своей жизнедеятельности углерод, азот, фосфор или калий, входящие в состав биоцидов.

Охрана почв от избытка удобрений имеет ряд общих мер организационного порядка с охраной почв от избытка пестицидов. Разработка новых длительно действующих гранулированных форм удобрений, применение комплексных форм, использование правильной технологии внесения удобрений, соблюдение правил хранения и транспортировки — все это предохраняет почвы от избытка агрохимикатов.