ЛЕКЦИЯ №2.

 

АКТУАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РОССИИ

 

ПЛАН:

 

1.     ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ И МОРСКИХ ВОД

 

2.     ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И ПОВРЕЖДЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ

 

 

 

 

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ И МОРСКИХ ВОД

 

КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНЫХ  ВОД

 

Растущие масштабы хозяйственной деятельности человека ведут к резкому увеличению использования ресурсов поверхностных пресных вод. Важнейшее значение в современных условиях придается изучению экологического состояния водных ресурсов, связанного с антропогенным загрязнением в бассейнах рек.

Загрязнение представляет собой качественное истощение вод, основной причиной которого является поступление неочищенных или недостаточно очищенных стоков. Главные потребители  воды –  промышленность и  сельское хозяйство,  а  также жилые кварталы крупных городов и населенных пунктов, расположенных по берегам рек и озер.

Любой вид хозяйственной деятельности человека, проводимой в значительных масштабах в речных бассейнах, долинах и руслах рек, означает собой вмешательство в жизнь рек, которое может вызвать в их водном режиме существенные, а порой и коренные изменения. Качество воды большинства водных объектов не соответствует норме. Наиболее распространенными  загрязняющими веществами поверхностных вод России являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые примеси, соединения металлов, аммонийный и нитритный азот, а также специфические загрязняющие вещества – лигнин, формальдегид и др. Органические вещества, за исключением лигнина, сравнительно быстро разлагаются под воздействием микроорганизмов, поддерживающих самоочищающую способность водной среды.

В силу различий гидрологических характеристик водных потоков (режим и водность), в зависимости от климатических и в целом ландшафтных условий, а также неравномерного размещения населения и промышленности, создающих загрязнение, в ряде регионов России возникают особо напряженные ситуации с водными ресурсами.

Своеобразие и уникальность природы России определяет большой спектр сочетаний экологических условий формирования качества поверхностного стока. Карта экологического состояния поверхностных вод (рис. 3) дает общее представление о пространственном размещении типов рек и водоемов по качеству воды, выделенных по величине индекса загрязнения воды. При отсутствии как гидробиологических, так и гидрохимических наблюдений на отдельных водных объектах степень их загрязнения, а следовательно, и экологическое состояние оцениваются на основании косвенных данных, прежде всего исходя из объема сбросов в водные объекты сточных вод с учетом степени их очистки (рис. 4).

 

 

 

К относительно чистым отнесены водные объекты, бассейны которых характеризуются большой залесенностью, отсутствием крупных промышленных предприятий, регулярного судоходства и молевого лесосплава.

Умеренно загрязненные водные объекты имеют признаки эвтрофирования, что позволяет использовать их как для промышленного, так и для питьевого водоснабжения.

 

В загрязненных водных объектах повышенные концентрации вредных веществ опасны для рыбоводства; для питьевого водоснабжения использование воды ограничено и допустимо лишь для некоторых технических целей.

 

Грязные и чрезвычайно грязные воды представляют собой по существу стоки промышленных предприятий. Высокая концентрация загрязняющих веществ полностью подавляет самоочищающую способность рек и водоемов. При аварийных сбросах эта концентрация достигает очень высоких значений.

В России сформировались районы устойчивого загрязнения водных объектов, обусловленного сбросом сточных вод. Это относится к Волге, Дону, Кубани, Северной Двине, Амуру и др. Особенно страдают малые реки. Деградация сети малых рек и их обмеление вызываются чрезмерной распашкой земель и перевыпасом. Вследствие эрозии почв пахотных угодий весьма значительна интенсивность преобразования водосборов и долин малых рек. В ряде случаев они превратились в сточные канавы.

В разных климатических условиях крупные водные потоки способны разбавлять химические загрязнения. Время и дальность переноса определяются величиной годового стока, внутригодовым его распределением, гидротермическими особенностями за теплый период года каждого конкретного водотока, а также зависят от объема и длительности поступления загрязнения.

Поверхностные воды как составная часть природной среды тесно связаны с состоянием литогенной основы, климатом и напряженностью антропогенных процессов. В зависимости от географического положения района загрязнение (изменение качества) воды происходит следующим образом: 1) путем сброса непосредственно в водотоки и водоемы отходов хозяйственной деятельности, промышленных и коммунальных сточных вод и т.д.; 2) через почву в процессе плоскостного стока и поверхностного смыва почвогрунтов (водная эрозия); 3) через почву в процессе грунтового питания речных систем; 4) через атмосферу за счет попадания загрязненных атмосферных осадков. Так осуществляется опасное геохимическое воздействие на природу.

Загрязнение вод в бассейне Волги, расположенном в центре европейской части России, как и во многих речных бассейнах, обусловлено переизбытком промышленных, транспортных, коммунальных и сельскохозяйственных стоков. В настоящее время в Волжском бассейне антропогенная нагрузка на водные ресурсы в 8 раз превышает нагрузку по стране в целом. Волга и ее притоки «захлебываются» от неочищенных стоков промышленных предприятий, городских территорий, от удобрений и пестицидов, вымываемых с полей, от стоков животноводческих комплексов. При этом уровень загрязнения вод некоторых озер и ряда участков рек, не зарегулированных водохранилищами, не меньше, а нередко и выше, чем в водохранилищах.

Высокий уровень загрязнения наблюдается практически во всех притоках Волги, в первую очередь в Оке и Каме. В реку Каму поступают стоки анилинокрасильного производства, в других местах стоки завода синтетического каучука привели к накоплению высокотоксичного металла ртути в донных отложениях водоемов. ПДК загрязняющих веществ (нефтепродукты, медь и фенолы) в большей или меньшей степени превышены на всех водохранилищах Волжского каскада. ПДК могут меняться на разных участках и в разные сезоны года.

Вода в Кубани по всей длине реки оценивается как «грязная» за счет стоков с орошаемых сельскохозяйственных угодий. Ладожское озеро уже в кризисном состоянии. Поступление в его воды загрязняющих веществ намного превышает допустимые нормы. Происходит быстрая эвтрофикация. Местами экосистемы озера деградируют.

Река Нева относится к типу «загрязненных» из-за сбросов неочищенных стоков Санкт-Петербурга и недостаточной  водопропускной способности дамбы. В восточной части Финского залива идет процесс эвтрофикации. Состояние Онежского озера может быть оценено как равновесное с переходом к кризисному из-за загрязнения органикой и нефтепродуктами.

Река, как правило, отражает особенности климата и ландшафтной среды в пределах ее водосборной площади. Климатические условия определяют соотношение атмосферных осадков и испарения.

На обширной территории Сибири в условиях континентального климата, широкого развития многолетней мерзлоты формирование поверхностного стока имеет специфические особенности. Несколько крупных водных артерий пересекают различные ландшафты от горных нивальных, где расположены их истоки, до таежных и тундровых с повышенной увлажненностью и льдистостью почвогрунтов.

В Средней Сибири и на Востоке истоки крупных рек сохраняют первозданную чистоту. В местах добычи полезных ископаемых отмечено очаговое минеральное и геохимическое загрязнение. Режим стока поверхностных вод в зимний период сокращается, а с наступлением весны и лета резко возрастает. Обширные пространства равнинных территорий заливают полые воды. Местами многочисленные озера сливаются

с речными водами. Застойные условия в водных системах при низких скоростях течения не способствуют выносу загрязнений. Большинство водных объектов из-за низких температур либо потеряли способность к самоочищению, либо близки к этому.

Крупные водные артерии текут на север к Северному Ледовитому океану из промышленно развитых и населенных мест. Вредные вещества из южных районов достигают устьевых частей рек, перемещаясь на большие расстояния от источников загрязнения.

Экосистемы таежных рек близки к критическому состоянию. Сегодня не осталось ни одной крупной сибирской реки, в водах которой не обнаруживались бы какие-либо вредные вещества и примеси. В Оби, Лене, Ишиме, Колыме высокие содержания нефтепродуктов, фенолов и солей тяжелых металлов. Самой грязной ядовитой на сегодня является река Иртыш. Крупные промышленные центры – Тюмень, Омск, Новосибирск, Кемерово – основные источники загрязнений.

Нефть и нефтепродукты – самый опасный загрязнитель. В условиях распространения многолетнемерзлых грунтов отсутствует грунтовое просачивание и загрязненные воды разливаются по поверхности. Если в средней части европейской территории России загрязненная вода очищается через 200–300 км, то в условиях Крайнего Севера для этого недостаточно и 1500 км.

По малым рекам Европейского Севера, Сибири, Дальнего Востока, Камчатки и Сахалина до сих пор сплавляют лес, в том числе молевым способом. Интенсивный сплав, особенно молевой, сопровождается значительными деформациями русла, разрушением берегов, существенным ухудшением качества воды в связи с долгим пребыванием в ней леса.

По данным природоохранных и санитарных служб вода в сибирских реках становится непригодной для питья. Енисей загрязнен радиоактивными отходами Красноярского горно-химического комбината.

На юге Сибири наибольшая антропогенная нагрузка на природную среду в Иркутской области исходит от предприятий, расположенных в Ангарске, Братске, Шелехове. Предприятия, расположенные в Байкальской котловине, оказывают непосредственное влияние на экосистему уникального пресноводного озера: Ангара и Байкал загрязнены соединениями хлора. Озеро находится под угрозой ухудшения качества вод также из-за длительного сброса в него загрязненных стоков целлюлозных предприятий, влияющих на минерализацию и гидрохимический режим Байкала. Большое количество загрязнений поступает в Байкал по реке Селенге  от Улан-Удэнского промышленного узла, от перегруженных очистных сооружений Северобайкальска. На протяжении 120 км от города Усолье-Сибирское в Ангаре обнаруживаются следы ртутного загрязнения, которые поступают в Братское водохранилище.

 

 

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ МОРЕЙ, ОМЫВАЮЩИХ БЕРЕГА РОССИИ

 

Обширные пространства России омываются рядом различных по природным условиям морей, расположенных в основном по периферии российской территории. Вместе с природными особенностями хозяйственная деятельность на морских и прибрежных пространствах формирует геоэкологическое (экологическое) состояние моря, т.е. реальные во времени и в пространстве экологические условия. Они непостоянны во времени и в пространстве, что обусловливает изменчивость экологического состояния моря.

Наиболее характерный показатель экологического состояния морей – степень их загрязнения. Согласно международной терминологии загрязнение моря – это введение человеком прямо или косвенно в морскую среду веществ, наносящих вред животным и растениям, вызывающих опасность для здоровья людей, ухудшающих качество морской среды,   уменьшающих   ее   полезные   свойства.   Степень   загрязнения   воды   в   море

характеризуется ПДК загрязняющих веществ (ЗВ). На основании ПДК осуществляется контроль за состоянием и качеством морской среды. Превышение ПДК, особенно многократное, означает неблагополучное и даже кризисное состояние морской среды.

Практически оценка загрязнения морского бассейна дается по набору ПДК для основных ЗВ. Показателем загрязненности является индекс загрязняющих веществ (ИЗВ), в соответствии с его величинами устанавливается класс качества воды (табл. 2).

 

ИЗВ морских вод

Таблица 2

 

Класс качества вод	Текстовое описание	Величина ИЗВ	Изменение величины ИЗВ для определения тенденции качества вод, в %
I	Очень чистая	<0,25	100
II	Чистая	>0,25-0,75	>50
III	Умеренно загрязненная	>0,75- 1,25	>30
IV	Загрязненная	>1,25- 1,75	>25
V	Грязная	> 1,75-3	>20
VI	Очень грязная	>3-5	>15
VII	Чрезвычайно грязная	>5	>10

 

Количество загрязнителей в морской среде изменяется, что в значительной мере объясняется ее способностью к самоочищению – естественному разрушению загрязняющих веществ в морской среде в результате природных физических, химических и биологических процессов. Самоочищение неодинаково в разных географических регионах. На севере, например, оно происходит медленно, а на юге – относительно быстро, В отношении многих стойких загрязнителей самоочистительная способность природы равна нулю. В таких случаях необходимо применять искусственные методы очистки морской среды.

Самые значительные факторы загрязнения морей – речной сток, сбросы промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов; потери нефти и нефтепродуктов при транспортировке,  морском бурении,  авариях танкеров,  промывка судовых цистерн, свалка в море грунтов, изъятых при углублении судоходных каналов и береговых работах, ядерные испытания и разрушение затопленных в море контейнеров с радиоактивными и отравляющими веществами, а также атмосферные переносы.

В море приносятся твердые, жидкие, в некоторых случаях газообразные загрязнители, в том числе синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ).

Каспийское море. В Каспийское море наибольший объем загрязняющих веществ поступает со стоком Волги, Урала, Терека, Куры. Эти реки вносят в море около 85 % нефти, примерно 80 % фенолов и СПАВ, основную массу тяжелых металлов и ДДТ. В последнее десятилетие в низовьях Волги и Северном Каспии содержание тяжелых металлов (меди, цинка и др.) увеличилось примерно в 10 раз. Количество органического вещества, поступающего в море со стоком Волги, повысилось вдвое.

Степень загрязнения вод уменьшается от приустьевого района Волги к югу и юго- востоку в сторону открытого моря. Воды открытых районов и большинства прибрежных

относятся к «загрязненным», взморья реки Терек – к «грязным». Ухудшилось качество вод в районах Избербаша и Дербента – из «загрязненных» они переведены в «грязные». К наиболее загрязненным районам моря относится акватория у Апшеронского полуострова, куда поступают стоки таких крупных центров нефтехимии, как  Баку и Сумгаит, где традиционно ведется добыча нефти в море.

В приустьевых районах моря создается эвтрофикация (избыточное  удобрение вод), отмечается повышение содержания кислорода в поверхностном  слое и его уменьшение в глубинных и придонных слоях до полного уничтожения и появления сероводорода. Зоны с придонным дефицитом кислорода (гипоксией) в Северном Каспии занимают площади 9 тыс. км2 и более летом, а осенью могут достигать 20 тыс. км2. В результате этого образуются заморы и гибнет большое количество донных организмов. Каспийское море относится к числу грязных. Оно находится в неблагоприятной экологической ситуации.

Азовское море. Загрязненность вод вызвана главным образом поступлением ЗВ, значительную часть которых приносят стоки Дона и Кубани. По ИЗВ все основные районы Азовского моря в 2000 г. относились к четырем классам качества вод. К «чистым» относились воды у поселка Темрюк, части районов устья реки Кубань, Таганрогского залива и устья реки Дон; к «умеренно загрязненным» – воды части устьевой области Кубани, взморьев Кубани и рукава Протока; к «грязным» и «очень грязным» – воды дельты Кубани.

Черное море. Наиболее характерная природно-экологическая черта этого моря – отсутствие кислорода в его водах от горизонтов 100–200 м и до дна и постоянное содержание в них сероводорода. Глубоководная зона моря почти безжизненна.

С течением рек Дуная и Днепра в северо-западную часть Черного моря поступает практически вся масса соединений азота и фосфора, весь ежегодный сток фенолов (1 тыс. т),   нефтепродуктов   (около   50   тыс.   т),   пестицидов   (около   20   т).   Концентрация

нефтепродуктов  в  водах  Дуная  и  Днепра  превышает  ПДК  в  7–8  раз,  концентрация

фенолов – в 4–5 раз. Воды северо-западной части Черного моря на 60–70 % загрязнены фенолами, на 10–15 % – детергентами и нефтепродуктами. При хорошо выраженной летом плотностной стратификации вод (разделение на слои по плотности), препятствующей поступлению кислорода из поверхностного слоя в придонный, у дна развивается недостаток кислорода (гипоксия). Это приводит к гибели организмов – заморам, которые повторяются в северо-западной части Черного моря практически ежегодно.

В  открытых  районах  северо-западной  части  моря  воды  относятся  к  категории

«очень грязных», а в самых благоприятных районах моря – к категориям «загрязненных»

и «грязных» (рис. 5).

Балтийское море. ЗВ приносят в море в основном речные воды и береговой сток. Содержание нефтеуглеводородов (НУ) в общем уменьшается от берегов к открытым водам. Наиболее загрязнена хлорорганическими пестицидами (ХОП) Невская губа, где содержание в воде ДДТ достигает 30–70 мг/л. Несколько ниже загрязнение Выборгского залива. На выходе из Финского залива концентрация ДДТ достигает 1,1 мг/л. Содержание тяжелых металлов в водах Финского залива превышает средние концентрации для меди в 10 раз, для ртути в 5–7 раз, свинца в 8–10 раз, кадмия в 3–4 раза, цинка в 3–4 раза.

 

Специфический вид загрязнения Балтийского моря – захоронение на его дне химического оружия (рис. 6). Так, в районе порта Люсечил российско-датская экспедиция в 1997 г. обнаружила утечку отравляющих веществ.

 

Белое море. Основная часть антропогенной нагрузки приходится на прибрежную зону моря, главным образом Двинского и Кандалакшского заливов и в меньшей степени Онежского залива. Так, в 1999 г. в Двинском заливе среднее содержание НУ в водах залива было ниже 1 ПДК (0,03 мг/л), максимальная концентрация (4,4 ПДК) зарегистрирована в августе в придонном слое приустьевого взморья. Максимальные концентрации ХОП присущи в основном приустьевым и мелководным участкам моря. Содержание аммонийного азота и нитритов в водах залива было значительно ниже ПДК. Тяжелые металлы в основном распространены в устьевых участках и прибрежных районах с развитой промышленностью.

Баренцево море. В прибрежной зоне концентрации нефтепродуктов превышают ПДК в десятки раз, фенолов – почти в 20 раз (при средней их величине 6 ПДК), наблюдается эвтрофирование вод. В открытые районы моря ЗВ поступают из прибрежной зоны и приносятся из Норвежского моря Нордкапским течением, а далее Мурманским течением распространяются на восток, затем общей циркуляцией вод разносятся по морю.

Экологическое состояние Баренцева моря по совокупности показателей оценивается как близкое к естественному (рис. 7). Лишь отдельные районы, например акватория Мурманского порта, характеризуются напряженной экологической обстановкой, требующей улучшения.

Карское море. Загрязнение его вод наиболее значительно в устьях рек и приустьевых участках моря. Так, среднее значение концентраций НУ равно 23,7 мкг/л и изменяется от 10 до 105 мкг/л (2 ПДК). Наибольшее количество НУ отмечалось в Енисейском заливе.

 

 

Содержание пестицидов группы ДДТ в районе острова Белый достигало 2,49 мг/л. Тяжелые металлы содержатся в следующих концентрациях: марганец – 1,7–41,70 мкг/л, свинец – 0,01– 9,60, никель – 0,05–4,50, медь – 0,05–6,00, цинк – 0,10–11,00, кобальт –

0,01–0,11 мкг/л.

В результате лесосплава по рекам в прибрежных морских водах наблюдается скопление плавающей деловой (разделанной) древесины. Так, у мыса Желания плотность таких скоплений достигала 30–40 единиц на 1 км2.

Загрязнителями некоторых участков моря служат «свалки» грунта и «кладбища»

кораблей в припортовых водах острова Диксон.

У восточного побережья Новой Земли на глубинах 300–400 м захоронены бочки с радиоактивными отходами и отслужившие свой срок реакторы с атомных судов. По степени загрязнения в Карском море преобладают умеренно загрязненные воды, а в Обской губе и Енисейском заливе распространены загрязненные и грязные воды (рис. 8).

Море Лаптевых. В нем загрязнены в основном прибрежные воды и приустьевые участки. Так, в отдельные годы среднее содержание НУ в поверхностных водах моря равнялось 17,1 мкг/л. Максимальные количества этого загрязнителя наблюдались в районе порта Тикси (губа Буор-хая) – до 114 мкг/л (2 ПДК).

По степени загрязнения в прибрежных районах возле устья Лены отмечаются умеренно загрязненные, загрязненные и грязные воды (рис. 8).

Восточно-Сибирское море. Его прибрежные воды обычно характеризуются сравнительно небольшим загрязнением НУ. Их содержание в воде в последнее время понизилось до предельно допустимого уровня, хотя в отдельные годы оно повышалось до 2 ПДК и даже больше По степени загрязнения воды Восточно-Сибирского моря относятся к умеренно загрязненным.

Чукотское море. Содержание НУ в морской воде обычно невелико. Оно бывает несколько повышенным в портовых акваториях и на судоходных трассах. Относительно повышенное содержание тяжелых металлов в поверхностных водах отмечается в районе мыса Шмидта. По комплексу и количеству загрязнителей в водах Чукотского моря они относятся к умеренно загрязненным.

В целом арктические моря, за исключением некоторых районов, характеризуются величинами содержащихся в них загрязнителей, находящимися в пределах регионального фона. Экологическое состояние большей части акватории этих морей считается относительно благополучным, но они в значительной мере уязвимы по отношению к внешним воздействиям.

 

Берингово море. По имеющимся данным, заметной антропогенной нагрузке подвергаются Анадырский лиман, бухта Угольная, бухта Эмма (Комсомольская). Основные источники загрязнения – промышленные и бытовые стоки. В отдельные годы в Анадырский лиман с ними поступало 1,2 т нефтепродуктов, 141 т взвешенных веществ, 2,7 т СПАВ. В бухту Угольную было принесено 52 т взвешенных веществ, 5,3 т СПАВ, в бухту Эмма – 19 т взвешенных веществ, 0,3 т СПАВ.

В северо-западных и западных районах Берингова моря прибрежные воды характеризуются как грязные, несколько мористее распространены воды загрязненные, далее в открытых районах моря отмечаются умеренно загрязненные воды.

Охотское море. Значительная антропогенная нагрузка приходится на прибрежные воды в районе Магадана, и ее заметные, но различные величины охватывают локальные участки  в  разных  районах  моря.  Среднее  по  всем  съемкам  содержание  фенолов

Авачинской губы составило 3 ПДК, СПАВ – 1 ПДК (максимум зафиксирован осенью – 3,4 ПДК). Из тяжелых металлов отмечались наибольшие концентрации меди (средние – меньше 1 ПДК, максимальные – 2 ПДК), молибдена (2,6 и 5 ПДК), ванадия (1,6 и 5 ПДК),

железа (более 1 и 1 ПДК), марганца (более 1 и 1 ПДК).

Японское море. Открытые пространства центральной части моря относительно чистые. Прибрежная зона, особенно в районах, где расположены порты и промышленные центры, загрязнена наиболее значительно. Основные источники загрязнения – промышленные и бытовые стоки. Кроме того, значительная часть загрязнителей выносится в прибрежные районы реками Партизанская, Артемовка и Раздольная.

Наиболее значительное содержание НУ было отмечено в бухте Золотой Рог, где его максимум достигал 21 ПДК. Высокий уровень загрязнения фенолами наблюдается в заливах Амурском и Находка. Кроме того, Амурский залив заметно загрязнен СПАВ. Среднее содержание тяжелых металлов, за исключением ртути, в прибрежных водах не превышало ПДК. Максимальное же содержание ртути отмечалось в Амурском заливе (6 ПДК) и в бухте Золотой Рог (6 ПДК). Практически во всех районах повысились концентрации ХОП группы ДДТ. Другие загрязнители присутствовали в водах моря в количествах, близких или немного превышавших ПДК. В целом воды моря характеризовались в основном как загрязненные и умеренно загрязненные. Воды грязные были только в портовой акватории Владивостока.

Итак, экологическое состояние российских морей в основном близко к неудовлетворительному, а их многие районы приближаются к стадиям критическим и даже катастрофическим. Моря, омывающие берега нашей Родины, нуждаются в серьезной, продуманной защите от экологически вредного антропогенного влияния.

 

 

 

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И ПОВРЕЖДЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ

 

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ

 

Почва является индикатором многолетних природных процессов, и ее состояние – это результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения. Выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, орошение земель загрязненными водами, нарушение технологических требований при добыче, переработке и использовании нефтепродуктов, многочисленные аварии на нефтепроводах, несбалансированное применение минеральных удобрений и пестицидов приводят к загрязнению почв, ухудшению их физического и химического состояния и в результате к снижению плодородия. Свойством же плодородия определяется огромная роль почвы в природе как источника существования и эволюции жизни на Земле. Загрязнение почв оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье населения, так как вредные вещества по трофическим цепям могут попадать в организм человека.

Основная часть загрязняющих веществ поступает в почвы с атмосферными осадками, с мест складирования промышленных и бытовых отходов, с удобрениями и пестицидами, вносимыми в почву. Особую опасность представляет загрязнение почв тяжелыми металлами, которое может быть обусловлено геохимическими аномалиями, но чаще всего происходит за счет выбросов промышленных предприятий, в первую очередь металлургических заводов, и за счет выхлопных газов автотранспорта. Тяжелые металлы участвуют в биологических процессах, входя  в состав многих ферментов  и  оказывая токсическое воздействие на организм человека даже при низких концентрациях. По степени опасности тяжелые металлы делятся на три класса: I – мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, фтор; II– бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром; III – барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, хром.

Свинец по степени воздействия на живые организмы отнесен к классу высокоопасных веществ. В Российской Федерации в организм человека большая часть свинца (85 %) поступает с продуктами питания.

В 1999 г. Росгидрометом был проведен эколого-токсикологический анализ почв 34,4 млн га сельскохозяйственных угодий (из имеющихся 221,1 млн га) на содержание тяжелых металлов. В результате обследования выявлено 1,1 млн га земель, загрязненных тяжелыми металлами. Доля почв, загрязненных элементами первой группы опасности (высокоопасные вещества), не превысила 2 %, а загрязнение почв ртутью, относящейся к этой группе, практически не выявлено. Доля почв, загрязненных медью, относящейся ко второй группе опасности (умеренно опасные вещества), составила 3,8%, загрязнение остальными элементами этой группы менее значительно. Среднее содержание тяжелых металлов в пахотном горизонте обследованных почв в основном не выше 0,5 ПДК. Превышение ПДК тяжелых металлов в почвах отмечено в Бурятии, Дагестане, Краснодарском и Приморском краях, а также в Иркутской, Сахалинской, Костромской, Читинской, Мурманской, Оренбургской, Кемеровской областях.

Многолетние наблюдения за содержанием тяжелых металлов (рис. 9) в почвах 200 населенных пунктах России показало, к чрезвычайно опасной категории загрязнения относятся почвы 0,5% обследованных населенных пунктов, к опасной категории загрязнения – 3,5%, к умеренно опасной категории загрязнения – 8,5% (табл. 3). Почвы остальных 87,5% населенных пунктов можно отнести к допустимой категории загрязнения, хотя практически во всех городах отдельные участки имеют более высокую категорию загрязнения тяжелыми металлами, чем в целом по городу.

 

 

 

 

Список городов России с различными категориями загрязнения почв металлами

Таблица 3

 

 

Город	Приоритетный техногенный металл
Чрезвычайно опасная категория загрязнения
Норильск	Никель, медь
Опасная категория загрязнения
Бедово	Цинк, кадмий, свинец, медь
Горняк	Кадмий, цинк, свинец
Кировоград	Цинк, свинец, медь, кадмий
Мончегорск	Никель, медь
Реж	Никель, кадмий, кобальт, цинк
Рудная Пристань	Свинец, кадмий, цинк, медь
Санкт-Петербург	Свинец, олово, цинк, медь, никель
Умеренно опасная категория загрязнения

 

Алапаевск	Никель, хром, цинк, медь
Асбест	Никель, хром, цинк, медь
Березовский	Цинк, свинец
Верхняя Пышма	Медь, цинк, кобальт
Дальнегорск	Свинец, цинк, медь
Екатеринбург	Цинк, свинец, медь
Комсомольск-на-Амуре	Цинк, свинец, медь, никель
Медногорск	Свинец, медь, олово, кобальт
Москва	Свинец, цинк, медь
Невьянск	Медь, цинк, свинец
Нижний Тагил	Медь, свинец, цинк
Орск	Кобальт, никель, хром, молибден
Первоуральск	Медь, свинец, цинк
Ревда	Медь, свинец, цинк
Свирск	Свинец, цинк
Хрустальный	Свинец, олово, медь, цинк
Череповец	Хром, никель, цинк, медь

 

Большую тревогу вызывает загрязнение почв России пестицидами, которые используются для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями хранящейся сельскохозяйственной продукции, с эктопаразитами у домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. К пестицидам относятся также химические  средства стимулирования и торможения роста растений, препараты для предуборочного удаления листьев и подсушивания растений. Пестициды – это единственный загрязнитель, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Все виды пестицидов (инсектициды и акарициды, гербициды, фунгициды, родентициды, ДДТ, ГХЦГ и др.) представляют собой яды и поражают не только животных-вредителей, растения (сорняки) и возбудителей болезней культурных растений, но и много других полезных животных и растений, а также представляют серьезную опасность для человека. Пестициды обладают способностью накапливаться  в окружающей среде и организме животных и человека, передаваясь по пищевым цепям, нарушая обмен веществ, повреждая структуры клеток, в том числе аппарат наследственности.

Несбалансированное применение пестицидов приводит к подавлению биологической активности почв и препятствует естественному восстановлению плодородия, накоплению пестицидов в продуктах животного и растительного происхождения, увеличивает потери и сокращает сроки хранения сельскохозяйственной продукции, снижает урожайность ряда культур из-за гибели насекомых-опылителей.

В 1999 г. подразделениями Росгидромета выборочно обследованы почвы на загрязнение пестицидами (рис. 10) на территории 34 субъектов Российской Федерации: весной – 17,5 тыс. га и осенью – 19,5 тыс. га. В 2,9 тыс. объединенных проб почвы определялись пестициды 21 наименования. Это представляется явно недостаточным с учетом того, что в СССР применялось около 500 видов пестицидов. Обследование установило загрязнение почв следующими видами пестицидов: суммарным ДДТ, метафосом, трефланом и 2,4-Д. Весной площадь почв, загрязненных остаточными количествами пестицидов, составила 1,61 тыс. га (9,2 % обследованной территории), осенью – 2,67 тыс. га (13,7 %). Загрязненные почвы обнаружены в 12 субъектах Российской Федерации из 34 обследованных. Наибольшие площади загрязненных почв отмечены в Курской области и на Северном Кавказе. Не обнаружено загрязнения почв пестицидами в Алтайском и Приморском краях, Астраханской, Владимирской, Воронежской, Ивановской, Костромской, Нижегородской, Оренбургской, Пензенской, Рязанской, Тамбовской, Томской, Тульской и Ярославской областях, Марий Эл, Татарстане, Удмуртии, Чувашии.

Несбалансированное применение во многих регионах России азотных удобрений обусловило накопление нитратов в почвах и сельскохозяйственных растениях, в которых они преобразуются в весьма токсичные соединения – нитрозамины. Использование сельскохозяйственной продукции, выращенной на переудобренной нитратами почве, наносит огромный вред здоровью человека, понижая в крови содержание гемоглобина и нарушая ее транспортную функцию.

Диоксин, оказывающий канцерогенное действие, разрушающий эндокринную и иммунную системы человека, поступает в почву преимущественно с предприятий химического, агрохимического, электротехнического профиля, а также целлюлозно- бумажной промышленности. Особенно загрязнены диоксином почвы городов Чапаевск, Дзержинск, Новомосковск, Серпухов, Новочебоксарск, Уфа, Щелково. В санитарной зоне предприятия «Агрохим» (город Щелково), в пределах которой располагаются жилые массивы и дачные участки, содержание диоксина в почве в 300 раз превышает ПДК.

На серпуховском заводе «Конденсатор», Новочебоксарском ПО «Химпром», на предприятиях Чапаевска, Дзержинска, Уфы, использующих диоксиновые технологии, отмечены случаи диоксиновых профзаболеваний, в том числе острое диоксиновое поражение.

Нефтяное загрязнение почв наблюдается в районах добычи, транспортировки, хранения и переработки нефти. Оно происходит в основном из-за утечек нефти, связанных с несоблюдением технологий ее добычи, изношенностью оборудования, нарушениями при проектировании, несанкционированными врезками в действующие нефтепроводы. По всей России утечки нефти и других нефтепродуктов составляют десятки, а возможно, и сотни тысяч тонн. В 1999 г. произошло 10 аварий на нефтеперерабатывающих предприятиях, из которых 6 привело к загрязнению почв. Промачивание почвы нефтью может достигать 100–200 см, что приводит к необратимым изменениям свойств почв, потере плодородия и изъятию значительных территорий из сельскохозяйственного использования.

Инфильтрация нефти и нефтепродуктов привела к образованию крупных подземных их залежей в Ангарске, Моздоке, Туапсе, Ейске, Орле, Новокуйбышевске, Уфе, Комсомольске-на-Амуре.

Почвы России загрязнены многими другими вредными веществами, чрезмерная концентрация которых приводит к снижению и даже потере почвенного плодородия, негативно влияет на состояние растительного и животного мира, наносит вред здоровью людей.

 

ЭРОЗИЯ ПОЧВ

 

Неблагоприятное воздействие на почвенный покров оказывает эрозия почв, которая заключается в разрушении и сносе почвы и подстилающих пород потоками воды или ветра. Это процессы, приводящие к нарушению экологического равновесия. Эрозия невероятно активизировалась в связи с антропогенной деятельностью, которая связана с неправильным ведением хозяйства. Ускорение эрозии почв может быть обусловлено многими причинами. Это использование слишком обширного поля, неправильная его обработка, отсутствие противоэрозионных мероприятий или их неверное проведение, уничтожение растительного покрова при распашке, строительстве, добыче полезных ископаемых, перевыпасе скота и т.д.

От эрозии в первую очередь страдают сельскохозяйственные земли – падает их плодородие, заиливаются природные и искусственные водоемы. В составе сельскохозяйственных угодий России эрозионно опасные и подверженные водной и ветровой эрозии почвы занимают 125 млн га, в том числе эродированные – по разным оценкам от 54 до 82 млн га. Каждый третий гектар пашни и пастбищ нуждается в осуществлении мер защиты от деградации. Ежегодно пашня теряет не менее 400–650 млн т почвы.

Различают ветровую и водную эрозию. Наибольшее распространение в России получила водная эрозия (рис. 11). Она проходит широкой полосой через всю территорию страны и присуща достаточно увлажненным земледельческим землям. Южнее, на более засушливых территориях, располагается зона распространения ветровой эрозии. Очень сложная ситуация складывается в областях совместного распространения водной и ветровой эрозий. В этих регионах разрушение почвенного покрова наиболее интенсивно. Охарактеризуем типы эрозии почв и их распространение в пределах России.

Водной эрозией называется процесс разрушения почв и подстилающих пород дождевыми и текучими водами. В результате ускоренной эрозии снижается почвенное плодородие. В разных природных зонах темп почвообразовательного процесса различен. Считается, что у большинства почв скорость почвообразования колеблется от 0,2 до 0,6 мм в год.

Вода со склонов почти всегда стекает не сплошным слоем, а струями. Они-то и вызывают смыв поверхностного слоя почвы. В результате на пахотных склонах, если не применялись специальные меры против эрозии, после стока талых вод, как и после выпадения ливней, можно видеть струйчатые размывы различных размеров. После вспашки или обработки почвы культиватором струйчатые размывы заравниваются. При очередном снеготаянии или ливне они снова образуются и снова заравниваются во время обработки почвы и т.д. Многократное образование струйчатых размывов и их систематическое заравнивание постепенно приводят к тому, что мощность почвы уменьшается. Так, в результате смыва поверхностного слоя образуются смытые почвы. В зависимости от величины смытого слоя выделяют слабосмытые почвы, среднесмытые почвы, сильносмытые почвы, а иногда и очень сильносмытые почвы.

Струйчатые размывы могут способствовать зарождению линейной эрозии. Если струйчатые размывы не заравнивать, то при очередном снеготаянии или ливне они концентрируют поверхностный сток вод и перерастают в типично линейные формы эрозии – сначала в промоины, а затем в овраги.

В составе земель всех учетных категорий России овраги занимают площадь 1,7 млн га, при этом ежегодный рост площади оврагов составляет 80–100 тыс. га. Наиболее подвержены овражной эрозии южные возвышенные территории европейской части России, а также северные области Западной Сибири (рис. 12). Это связано с интенсивной антропогенной деятельностью, наложившейся на благоприятные для развития эрозионных процессов природные условия.

Все процессы разрушения, переноса и отложения почв и пород, связанные с деятельностью ветра, получили название эоловых. К эоловым процессам относится дефляция – выдувание и развеивание почв и пород. Обтачивание, шлифовка, высверливание и разрушение твердых пород обломочным материалом, перемещаемым под действием ветра, называют коррозией. Процессы навеивания, отложения называют эоловой аккумуляцией.

Возможность и интенсивность выдувания почвы определяются аэродинамическими особенностями воздушных потоков, свойствами почв и почвозащитной способностью растительного покрова. С увеличением скорости ветра и его продолжительности в приземном слое возрастает опасность дефляции. Однако при хорошем растительном покрове дефляция не проявляется даже при продолжительном сильном ветре. Чем хуже почва защищена растительностью, тем больше возможностей для проявления дефляции. Противодефляционная устойчивость почв во многом определяется механическим составом, минералогическим составом фракций, содержанием в почве гумуса и карбонатов, агрегатным составом почвы, емкостью и составом поглощающего комплекса, содержанием водорастворимых солей, плотностью сложения почвы, ее влажностью. Легче подвергаются дефляции почвы легкого, механического состава, сильно распыленные почвы среднего и тяжелого механического состава, почвы с малым содержанием гумуса и большим количеством карбонатов, пересушенные почвы. На возможность и интенсивность проявления дефляции также оказывает влияние характер поверхности почвы. Неровная поверхность уменьшает скорость ветра в приземном слое и, следовательно, снижает интенсивность дефляции. В возникновении дефляции и интенсивности ее проявления очень большую роль играют антропогенные факторы. После распашки некоторых территорий без необходимых предупреждающих мероприятий активность дефляции может возрасти во много раз.

При сильном проявлении дефляции возникают пыльные бури. Пыльные бури, причинившие особенно большой ущерб, были в 1837, 1892, 1928, 1960, 1965, 1969 гг. Например, от пыльных бурь, прошедших в марте и апреле 1960 г. на юге европейской части России, пострадали посевы на площади 4 млн га. На Северном Кавказе в пределах так называемого «Армавирского коридора» (Армавир– Лабинск–Невинномысск) местами не только был выдут пахотный слой, но перевеивание затронуло и материнскую породу, образовав «язвы выдувания» глубиной до 1,5 м и длиной до 10 м. Мощность снесенного слоя в Ставрополье, а местами также в Ростовской области и Краснодарском крае доходила до 6 см, редко до 10 см.

В 60-х годах XX в. дефляция сильно проявлялась в Омской и Новосибирской областях, в Алтайском крае. В степных районах Алтайского края она охватила более 640 тыс. га пашни, в том числе в сильной степени – 238 тыс. га. В 50–60-х годах дефляция проявлялась на Дальнем Востоке. Например, 14 апреля 1956 г. на всей территории Приханкайской равнины площадью в 20 тыс. км2 разразилась сильная пыльная буря. Она свирепствовала 5–8 ч при скорости ветра 22–24 м/с. Видимость уменьшилась до 50 м, а местами – до 5–10 м. Было снесено огромное количество почвы.

Часть почвы поднимается на  высоту 5–6 км  и более и переносится иногда за тысячи километров от очага дефляции, а часть перемещается в приземном слое воздуха и аккумулируется на подветренных частях склонов, где резко снижается скорость ветра, а также у различных препятствий. Под слоем наносов часто погибают большие площади посевов.

При сильном проявлении дефляции в 1969 г. в юго-восточных районах Ростовской области были засыпаны наносами оросительные каналы и рисовые чеки, для расчистки которых потребовалось дополнительно выполнить земляные работы объемом 913 тыс. м3. В южных районах области было занесено 23 тыс. га полезащитных лесополос. В районах распространения песков характерно перевеивание.

В европейской части России, вдоль рек Дон, Волга, Терек, Кума и их притоков, а

также в Северном Прикаспии насчитывается несколько миллионов гектаров песчаных земель. Часть песков закреплена растительностью, остальные относятся к группам полуподвижных и подвижных песков. Их перемещение наносит немалый вред прилегающим сельскохозяйственным землям.

 

 

ПОВРЕЖДЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ ПРИ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

Горнопромышленный комплекс представляет собой опасный источник разрушения и загрязнения природной среды. Особенно хорошо это видно на примере крупномасштабных разработок. Типичные техногенные ландшафты сформировались в районе открытой разработки железных руд Курской магнитной аномалии (КМА), на территориях добычи нефти и природного газа в Западной Сибири, открытых разработках Канско-Ачинского буроугольного бассейна. Наибольших масштабов воздействия горнопромышленный комплекс приобретает в связи с авариями, разливами нефти, утечкой газа и т.д. Не случайно районы добывающей промышленности часто являются территориями экологического бедствия. Специфика воздействия горнодобывающего комплекса зависит от способа добычи (открытый илизакрытый), добываемого ресурса, природных особенностей территории, где идет добыча.

Выделяют следующие основные направления воздействия отраслей добывающей промышленности на природу и человека: а) повреждение земель, образование антропогенных форм рельефа; б) изменение водного баланса территории; в) запыление атмосферы, связанное с взрывными работами при открытой добыче; г) изменение всего ландшафта, образование так называемых техногенных ландшафтов, характеризующихся почти полным отсутствием почвенного покрова, растительности, микроорганизмов.

По состоянию на 1 января 2000 г. площадь земель, поврежденных при добыче полезных ископаемых в России, составляет 269,5 тыс. га, в том числе в результате деятельности цветной металлургии 156,5 тыс. га, угольной промышленности 110,5 тыс. га, при торфоразработках 92,5 тыс. га. Остальные земли испорчены добывающими отраслями: газовой и нефтедобывающей промышленностью, черной металлургией, промышленностью строительных материалов.

Выход чистой продукции из добываемого природного вещества может составлять лишь проценты и даже их доли от общей массы извлекаемого материала. Остальное остается на месте. Потери минеральных ресурсов происходят при добыче, обогащении, транспортировке, переработке. Из-за несовершенной техники и технологии в недрах остаются значительные запасы минерального сырья: нефти, угля, металлов, сгорает в факелах огромное количество попутных газов. При извлечении металлов из уже обогащенных руд потери составляют: при переработке меди – 6%, никеля – 15, угля (при подземном способе добычи) – 24, хромовых руд – 28, кобальта – 52, калийных солей – 63%. В результате некомплексной переработки уже добытого минерального сырья в отвалы идут многие ценные компоненты. Так, в процессе обогащения руд теряется более 1/3 олова, около 1/4 железа, вольфрама, молибдена, оксидов калия и фосфора. Существующие в настоящее время технологии и методы добычи минеральных ресурсов приводят, с одной стороны, к большим потерям сырья, а с другой – к сильному изменению природной среды, формированию техногенных ландшафтов. Многочисленны отходы при добыче полезных ископаемых карьерным или шахтным способами. Они идут в отвалы, терриконы и занимают огромные территории в сотни тысяч гектаров. Чтобы, например, получить тонну цветного металла, надо переработать в среднем 100–200 т руды. Ежегодно эта отрасль дает 1,5 млрд т отходов. Колоссальные объемы горной массы часто занимают плодородные земли (КМА), нарушают равновесие поверхностных слоев литосферы. Под их тяжестью начинается опускание или вспучивание земли, которое может привести к нарушению режима подземных вод, их самоизлиянию и заболачиванию значительных площадей. Результатом шахтной добычи являются многокилометровые подземные пустоты! Они приводят к опусканию больших площадей земной поверхности, просадке грунта, его смещению и деформации. Например, из-за выработки нефтяных и газовых скважин Апшеронский полуостров опустился на 2,5 м. В ряде случаев породы, попадающие в отвалы, содержат значительное количество вредных соединений. Они загрязняют почву, воды, воздух. Например, сульфидные рудные отвалы, выщелачиваясь, высвобождают кадмий и мышьяк. Мышьяк угнетает рост растений, а в более высоких концентрациях становится  причиной  их  гибели.  Он,  как  и  кадмий,  очень опасен  для человека. Ртутные отходы вызывают многие серьезные заболевания.

Часто при добыче проводится обогащение полезных ископаемых; при этом происходит первичная переработка минерального сырья для получения пригодных для дальнейшей переработки продуктов. В результате обогащения полезных ископаемых получают концентраты, поступающие в дальнейшую переработку, а также отходы обогащения – так называемые хвосты. Хвосты могут быть как газообразные, так и жидкие. Газообразные выбрасываются в атмосферу. Жидкие хвосты сбрасывают в хвостохранилища, которые специально для этого создают. Они представляют собой замкнутые или полузамкнутые бассейны. Полузамкнутые хвостохранилища создают с помощью возведения земляной или сделанной из другого материала плотины, через которую частично инфильтруется жидкость. Помимо того что хвостохранилища могут занимать ценные земли, они также могут содержать большое количество вредных химических веществ, которые поступают в окружающую среду.

Кроме уже рассмотренных видов повреждений происходит и преобразование среды, связанное со строительством промышленных и гражданских зданий и сооружений, создаются для различных целей водохранилища, прокладываются автомобильные и железные  дороги,  способные  выдержать  грузопотоки,  связанные  с  транспортировкой

полезных ископаемых от места добычи к месту их обогащения и дальнейшей переработки. Возводится бесчисленное количество других видов вспомогательных коммуникаций. Характерным показателем испорченности земель является удельная величина поврежденных земель по отношению к общей площади той или иной территории. Наиболее поврежденные земли находятся в Центральном районе Российской Федерации (рис. 13). Здесь в среднем испорчено более 600 га на каждые 1000 км2. Сравнительно высокие показатели поврежденности отмечаются также в южных районах Европейской части России. Северные территории европейской части России, Сибирь и Дальний Восток сравнительно мало испорчены.