Агроландшафты и источники их загрязнения реферат

Обновлено: 30.06.2024

Опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами. Это может происходить при добыче их из недр в результате рассеивания в почвенном слое, а также при выбросах газов, бесхозяйственном размещении отходов, орошении сточными водами, внесении фосфорных и других видов удобрений, применении пестицидов и т.

д. В тяжелых по гранулометрическому составу почвах, особенно если они не богаты гумусом, опасность адсорбции растениями избыточного количества тяжелых металлов меньше. Они входят в состав сложных комплексных соединений, слабо поддающихся разложению. Высокая емкость поглощения почвы и ее щелочная реакция способствуют прочному удержанию тяжелых металлов, что исключает возможность их усвоения растениями в токсичных концентрациях.

?К мерам борьбы с загрязнением почвы тяжелыми металлами относят известкование, внесение удобрений с щелочной реакцией. Из других способов снижения их уровня в почве можно рекомендо- ватьіглубокую вспашку с оборотом пласта, при которой на поверхность выворачиваются слои почвы с меньшим содержанием этих элементов. Можно выращивать растения, которые слабо реагируют на высокие концентрации в почве тяжелых металлов и не аккумулируют их в опасных количествах для животных и человека, например технические культуры.

Ученые Германии в последние годы разработали биологический способ очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами. К растениям-мелиорантам относя/гречиху сахалинскую> Это быстрорастущее неприхотливое растение, способное поглотить за вегетацию с 1 га поля около 24 кг свинца, 1,3 кг кадмия, а также значительное количество цинка и других тяжелых металлов, очищая почву от этих нежелательных элементов. За вегетационный период проводят три укоса, собирая общий урожай этой культуры до 200 т/га, вывозят с поля и сжигают. Использовать ее на корм нежелательно. Таким образом, через 2 — 3 года с помощью гречихи сахалинской можно возвратить очищенную почву в сельскохозяйственный оборот.

Важную проблему представляет использование в качестве удобрений ила сточных вод, который может содержать тяжелые металлы. Приняты следующие предельные концентрации тяжелых металлов в иле сточных вод, мг/кг: цинк —2000, свинец— 1000, медь — 800, никель — 100, бор — 100, ртуть — 15, кадмий — 0,005.

Особое внимание следует уделять охране ландшафтов от бактериальных и паразитарных загрязнений, так как многие виды бактерий и паразитов являются возбудителями заразных болезней растений, животных и человека.

Источниками опасных бактериальных и паразитарных загрязнений служат стоки животноводческих ферм и комплексов, сточные воды мясокомбинатов, боен, убойных пунктов, кожевенных, шерстопрядильных и утилизационных заводов, биофабрик, ветеринарных пунктов, медицинских учреждений. В сточных водах обнаружены возбудители туберкулеза, бруцеллеза и других болезней животных и человека. Из очистных сооружений только ЗПО и поля фильтрации более или менее надежно очищают сточные воды от неспорогенных патогенных микроорганизмов (на 98—99 %). Эффективность остальных способов обеззараживания сточных вод значительно ниже. Поэтому возникает необходимость проведения специальных мероприятий по обезвреживанию отходов ветеринарных и медицинских учреждений, мясокомбинатов и других предприятий.

Эффективен термический метод обеззараживания отходов, но он дорогой и трудоемкий, поэтому его применяют редко. Используют химический метод обеззараживания сточных вод с помощью применения негашеной и хлорной извести, газообразного хлора. Хлор на яйца гельминтов не действует, и освобождение от них сточных вод возможно лишь при кипячении или использовании земледельческих полей орошения и фильтрации.

Методов обработки навозных стоков много, но ни один из них не считают универсальным и безоговорочно надежным. Твердый (подстилочный) навоз обеззараживают биотермически в навозохранилищах. Для обеззараживания жидких навозных стоков используют механические, физические, химические, биологические и комбинированные методы обработки.

Неплохой результат получен от применения переменного электрического тока, пропускаемого через жижу, помещенную в емкость малого сечения. НИИ ветеринарной санитарии рекомендует обеззараживать жидкий навоз при помощи ионизирующего излучения (гамма-лучами).

Из химических средств, применяемых для обеззараживания жидкого навоза, наиболее эффективными считают формальдегид, параформ, кальцинированную соду, негашеную известь, тиазон.

Необходимо проводить мероприятия по очистке жидких и газообразных отходов промышленных предприятий. Для очистки загрязненных вод используют механические, физические, химические, биологические методы и т. д.

Механической очистке подвергают воду, загрязнённую мусором, частицами грунта, другими грубо- и мелкодисперсными агентами. Грубодисперсные примеси отделяют отстаиванием и флотацией, мелкодисперсные — фильтрованием. Твердые частицы величиной более 5 мм задерживаются решетками, мелкие — ситами. Для улавливания маслянистых веществ используют маслоуловители, нефти — нефтеловушки, смолы — смолоуловители и т. д. С помощью физико-химических методов очистки из сточных вод удаляют растворенные в них органические и неорганические соединения. Загрязняющие воду вещества осаждают с помощью гидролиза, электрогидролиза, ионного обмена, адсорбции, коагуляции, хлорирования, озонирования и т. д.

При использовании биологического метода загрязненную воду очищают с помощью микроорганизмов. В биологических прудах, аэротенках активизируется деятельность бактерий, простейших (инфузорий и т. д.), коловраток, червей и др. В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого бактериальной пленкой. Действующее начало — бактерии, которые осуществляют процесс биохимического окисления и таким образом очищают воду от загрязняющих веществ.

В процессе очистки хозяйственно-бытовых стоков образуются очищенная вода и осадок. Чистая вода может быть использована для орошения, осадок — для приготовления удобрений и кормовых добавок сельскохозяйственным животным.

Разрабатывают очистные сооружения, функционирующие по замкнутому циклу. Вода, проходя фазы пара и облаков, используется предприятием многократно. При таком прогрессивном методе очистки не только не загрязняются водоемы, но и вода расходуется экономно. Другой важный аспект охраны ландшафтов от загрязнений — очистка газообразных отходов предприятий. Для их очистки используют разные установки, среди которых наиболее совершенными считают электрофильтры.

Очистные сооружения позволяют не только предохранять среду от вредных газообразных соединений, но и улавливать некоторые ценные вещества, ранее выбрасываемые в атмосферу. Так, Д. Арманд отмечал, что на одном алюминиевом заводе были установлены воздухоочистительные фильтры, улавливающие 98 % ранее терявшегося фтора. Это позволило получать ежегодную дополнительную прибыль.

Деятельность человека в ряде случаев нарушила гармонию природных процессов, разорвала биотический круговорот. Большинство промышленных и аграрных предприятий работает в последовательности сырье — изделие — отходы. Здесь нет замыкающей стадии отходы — сырье, когда отходы должны служить сырьем для производства новых изделий. Уже получены данные, свидетельствующие о возможности создания бессточных и беструбных предприятий.

Остается актуальной проблема охраны среды от загрязнений пестицидами. Для профилактики пестицидных отравлений людей и животных необходимо строгое соблюдение утвержденных санитарных правил по технике безопасности при хранении, транспортировке и применении пестицидов в сельском хозяйстве.

При химических обработках сельскохозяйственных угодий следует учитывать необходимость сохранения энтомофагов — естественных врагов насекомых-вредителей. Большое значение имеет определение сроков применения пестицидов в зависимости от циклов развития вредителей и их естественных врагов. Рациональный выбор времени химических обработок может обеспечить уничтожение вредных насекомых при максимальном сохранении их естественных врагов. Следует пользоваться такими пестицидами, которые бы уничтожали вредителей, не нанося вреда другим организмам и не нарушая биологического равновесия в природе. До сих пор, по существу, нет таких пестицидов, которые были бы ядовиты только для определенного вида и не устраняли бы опасности для жизни. Поэтому необходимы эффективные нехимические методы борьбы с вредителями сельского хозяйства. Возрастает популярность интегрированной борьбы с вредителями.

Для разработки методов интегрированной защиты растений и животных требуется несравненно более глубокий экологический фундамент, чем для традиционных химических средств уничтожения вредителей.

Программа интегрированной борьбы с вредителями предполагает:

ограничение уничтожения вредителей с помощью^ химических методов; по возможности использование только селективных

химических средств, позволяющих перейти от полного истребления к регулированию организмов в сообществе;

повышение естественных механизмов регуляции численности вредителей (например, изменением существующей агротехники при защите растений);

проведение селекционной работы с целью выведения сортов сельскохозяйственных культур и пород домашних животных, устойчивых к заболеваниям;

замену пестицидов биологическими средствами подавления вредных организмов.

Биологические методы борьбы с вредителями основаны на подавлении роста и развития одного вида растений другим, насекомых одного вида насекомыми другого. Например, жук родолия уничтожает вредителя цитрусовых ицерию, наездник афелинус — кровяную тлю и т. д. Борьба происходит между растениями, между гельминтами и растениями, между бактериями, червями, растениями и т. д. Мир антагонистов велик и разнообразен, и возможности разработки биологических методов далеко не исчерпаны. К разработке биологических методов привлекают различных специалистов: экологов, агрономов, физиологов, биохимиков, микробиологов, вирусологов и др.

Полезных насекомых, уничтожающих вредителей, искусственно разводят в специальных лабораториях и на заводах. Так, в десятках лабораторий выводят трихограмму, жука криптелемуса. Выращивают возбудителей болезней вредителей — грибы, бактерии и вирусы, а потом распространяют их в природе. Вредители заболевают и гибнут.

J1. С. Серебровский еще в 30-х годах высказывал идею о генетической борьбе с вредителями. Суть ее в том, что в лабораторных условиях разводят самцов-вредителей. С помощью рентгеновских лучей их стерилизуют и выпускают в природу. Способные спариваться, но неспособные оплодотворять самок облученные самцы становятся конкурентами нормальных самцов. В течение нескольких лет этим способом на острове Кюрасяо уничтожили вредителя — муху каллитрогу, сосущую кровь у крупного рогатого скота.

Среди биологических методов борьбы с вредителями широкое распространение получило применение энтобактерина против комплекса листогрызущих вредителей капусты, плодово-ягодных культур, садово-парковых насаждений и леса. Энтобактерин применяют и для борьбы с личинками кровососущих комаров — переносчиков многих заразных болезней людей и животных (Селиванова).

При биологическом методе борьбы с вредителями сельского хозяйства используют феромоны — химические соединения, выделяемые организмами во внешнюю среду. Они обладают большой специфичностью и внутривидовой информативностью. У орга- f низмов, воспринимающих феромоны, возникают специфические

физиологические и отологические реакции. С помощью феромонов осуществляется коммуникация между половыми партнерами, обеспечивающая встречу насекомых, разделенных пространством. Наряду с половыми имеются феромоны другого жизненного назначения: агрегации, следования, тревоги и т. д.

Существует два способа использования феромонов против насекомых. Первый из них основан на привлечении половыми феромонами самцов в специальные ловушки. Отловленные насекомые уничтожаются, а самки, оставшись без половых партнеров, остаются неоплод отворенными. Воспроизводительная функция популяции подрывается, и численность насекомых-вредителей сельскохозяйственных культур снижается. Урожай сохраняется, и эффективность сельскохозяйственного производства возрастает. Второй способ биологической борьбы с вредителями — насыщение воздуха искусственными феромонами. В результате мер подобного рода создаются неблагоприятные условия для развития и размножения насекомых, так как они утрачивают способность отыскивать источники жизненно важных естественных феромонов. 5.2.

Биосфера обладает уникальным свойством – оставаться устойчивой, саморазвивающейся системой при любых воздействиях извне.
В биосфере функционируют различные автономные экосистемы (степи, луга, леса), Остатки естественных экосистем образуют каркас устойчивости в современных агроландшафтах.

Содержание

1. Основные направления экологии.
2. Подразделение экологических факторов среды.
3. Факторы экологической устойчивости агроландшафтов.
4. Пути повышения устойчивости агроландшафтов.
5. Охрана агроландшафтов от загрязнения.
6. Охрана экосистем, редких и исчезающих видов растений и животных в агроландшафтах.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Экология агроландшафтов.doc

ЭКОЛОГИЯ АГРОЛАНДШАФТОВ И ОХРАНА ПРИРОДЫ

  1. Основные направления экологии.
  2. Подразделение экологических факторов среды.
  3. Факторы экологической устойчивости агроландшафтов.
  4. Пути повышения устойчивости агроландшафтов.
  5. Охрана агроландшафтов от загрязнения.
  6. Охрана экосистем, редких и исчезающих видов растений и животных в агроландшафтах.

Основные направления экологии:

      1. Экология ландшафтная (географическое расположение, высота местности, климат, под воздействием которых формируется зональные почвы, растительность и животный мир).
      2. Экология сельскохозяйственная (экология с.-х. растений и животных).
      3. Экология растений, изучает взаимоотношения между растительными организмами и средой их обитания в определенных экологических условиях.
      4. Экология животных исследует образ жизни животных в зависимости от условий их существования.

    Эффективное решение задач агроландшафтного земледелия и растениеводства возможно при всесторонней экологической оценке внешней среды.

    1. Экологические факторы среды подразделяются на:

    - абиатические (неживой природы), такие как климатические – температура, осадки, воздух, ветер, состав почвенных частиц, температурный и водный режим почв, условия рельефа, склоны разных экспозиций, их крутизна.

    - Биотические факторы – обусловлены живыми организмами (конкурентные взаимоотношения, растений на пастбище, в лесу, взаимоотношения растений в поле с сорняками).

    - Выделена группа лимитирующих факторов, чаще всего на Ставрополье выступают вода и температура.

    1. Факторы экологической устойчивости агроландшафтов

    Биосфера обладает уникальным свойством – оставаться устойчивой, саморазвивающейся системой при любых воздействиях извне.

    В биосфере функционируют различные автономные экосистемы (степи, луга, леса), Остатки естественных экосистем образуют каркас устойчивости в современных агроландшафтах.

    Там же где они не сохранились необходимо проводить специальные рекультивационные работы, направленные на повышение уровня биологизации за счет соблюдения севооборотов, посева многолетних трав.

    Когда на большей территории естественные экосистемы эаменяются искусственными посевами, первичный ландшафт превращается в агроландшафт.

    Агроландшафты – это пейзажи сельской местности.

    На законе агроландшафтов основано районирование с.-х. культур и сортов и получение максимальной продуктивности.

      1. Выявление естественных экосистем, составляющих основу каркаса наивысшей степени усто йчивости (остатки целины, остатки лесов и др.). Выбор мест для сооружения недорогих гидротехнических сооружений, существенно уменьшающих эрозионные процессы.
      2. Планирование рационального размещения с.-х. культур в системе севооборотов с учетом почвенного плодородия, биологии возделываемых культур.
      3. Дополнительная экологизация агроландшафтов (закладка лесополос, создание агростепей и др.).
      4. Сохранение сложной системы, включающей строгое соблюдение технологии обработки почвы, применение рациональной системы машин, схем севооборотов, оптимальных сроков и способов посева.

    Агроландшафты подвергаются отрицательному воздействию выбросов промышленных предприятий, применению в больших дозах удобрений и химикатов.

    Выход из непростого положения сводится к следующему:

      1. Мониторинг (отслеживание) экологической ситуации в целом в агроландшафте и особенно на пашне (обеспеченность почвы элементами почвенного плодородия, прогноз уровня вредоносности вредителями, болезнями и др.).
      2. Биологические методы борьбы с сорняками и вредителями.
      3. Экономически оправданные минимальные дозы удобрений и пестицидов.
      4. Своевременное и естественное выполнение с.-х. работ.
      5. Оптимальны дозы внесения органических удобрений.
      6. Адресное применение химических средств защиты растений.
      7. Исключение внесения в почву тяжелых металлов.

    5. Охрана экосистем редких и исчезающих видов растений

    и животных в агроландшафтах

    Природные экосистемы сохранились в агроландшафтах фрагментарно. Их средообразующая роль огромна – смягчение микроклимата, сохранение редких видов растений и животных.

    Необходимость защиты естественной природы обусловлена:

      1. Высоким уровнем нагрузки на агроландшафт (механизация, химизация, дебиологизация).
      2. Ранимостью природных экосистем. Распространение карантинных сорняков, вредителей и болезней.
      3. Значимостью охраняемых популяций животных и растений.

    В природе мы должны ничего не трогать. Примером являются подтопляемые земли.

    Любое вмешательство в среду обитания должно быть тщательно взвешенным и научно обоснованным. Так, массовое освоение целины повлекло интенсивное проявление эрозионных процессов.


    Земледельческие площади (включая села и фермы) занимают около 12% суши, еще около 25% используется под пастбища. По A.M. Рябчикову, наиболее освоены умеренный (26%), субэкваториальный и субтропический (17 — 18%) пояса. Относительная площадь агроландшафтов и степень изменения природной среды максимальны в Европе (32%) и Азии (21%).

    Главное назначение агроландшафта — производить максимум сельскохозяйственной продукции — вступает в противоречие с использованием средств химизации, приводящих к загрязнению среды, нередко превышающему допустимые экологические нормы. С ростом распаханности растет и загрязнение земель минеральными удобрениями, пестицидами и другими средствами химизации, особенно в развивающихся странах. Именно поэтому актуальна геохимическая или точнее биогеохимическая оптимизация агроландшафтов.

    Агротехногенез влияет на природную среду в глобально-региональном масштабе, особенно в таких регионах длительного интенсивного земледелия, как Египет, Ближний Восток, Европа, Средняя Азия, Индия, Китай и др. Выбросы вредных веществ в атмосферу имеют здесь меньшее значение, чем в промышленных районах, загрязнение почв и водоемов вполне сопоставимо.

    По интенсивности и характеру воздействия выделяются два геохимических типа агротехногенеза и несколько подтипов. Первый тип — прямое геохимическое влияние агротехногенеза на природные ландшафты, к которому относится химизация сельского хозяйства и агротехногенная обработка земли. Второй тип — косвенные геохимические последствия, возникающие в результате гидромелиорации, эрозии почв, обезлесения, опустынивания и других процессов деградации ландшафтов. Эти типы определяют преимущественно площадное (химизация) или линейно-площадное (орошение) распространение загрязнения.

    Химизация сельского хозяйства

    Для возмещения выноса химических элементов с урожаем, повышения продуктивности агроландшафтов, борьбы с сорняками, вредными насекомыми и микроорганизмами применяются минеральные и органические удобрения, пестициды и др. агрохимические средства. Как показали В.А. Ковда, В.Г. Минеев и др., химизация наряду с полезными результатами сопровождается нежелательной трансформацией круговорота и баланса химических элементов. Негативное следствие химизации — загрязнение почв, растений, вод, животных и человека азотом, фосфором, тяжелыми металлами, пестицидами. Уровень загрязнения и состав элементов-загрязнителей не одинаков в различных регионах. В целом минеральные удобрения и другие средства химизации являются мощным фактором загрязнения агроландшафтов. Это требует изучения трансформации биологического круговорота и геохимической структуры агроландшафтов, особенностей радиальной и латеральной миграций загрязнителей (R-L анализ). Необходимо также знать устойчивость и ответную реакцию ландшафта на химизацию, разрабатывать геохимическую систематику агроландшафтов.

    Комплексный и региональный характер действия вносимых химических элементов на все компоненты ландшафта определяют необходимость оценки процессов миграции и концентрации загрязнителей не только на локальном уровне (в масштабе поля), чем частично занимается агрохимия, но и в более крупных территориальных системах — катенах, ландшафтах, речных бассейнах. Важно также знать заболеваемость растений, животных и человека, обусловленную агротехногенезом. Поэтому для познания агротехногенеза не достаточно агрохимии с ее углубленным акцентом на изучение системы почва — растение и влияние удобрений на продуктивность и качество сельскохозяйственной продукции. Необходим также формирующийся раздел геохимии ландшафта — агрогеохимия, основанный на синтезе ландшафтно- геохимических, биогеохимических и почвенно-агрохимических методов и подходов к изучению агроландшафтов (В.А. Ковда, В.Н. Башкин, А.И. Ачкасов, J1.A. Гришина, Н.Ф. Мырлян, Е.М. Никифорова, C.J1. Романов, Н.К. Чертко и др.).

    Минеральные удобрения

    Они делятся на две группы: стандартизованные, или традиционные — азотные, фосфорные, калийные, комплексные, микроудобрения, в которых содержание элементов питания растений регламентируется ГОСТами, и нестандартизованные удобрения — осадки сточных вод (ОСВ), коммунальные твердые бытовые отходы (КТБО), загрязненные речные воды (ЗРВ) и т.д. без стандартизации элементов питания.

    Существенно, что во всех видах удобрений не нормировано содержание большинства микроэлементов, в том числе приоритетных загрязнителей.

    С азотными удобрениями вносится примерно 15 — 20% общего поступления азота в наземные агроландшафты. В СССР в 70 — 80-х годах эта доля достигла 25 — 35%. В агроландшафтах, удаленных от индустриальных источников, эти удобрения становятся основной причиной загрязнения окружающей среды соединениями азота. По В.Н. Башкину, в каскадных ландшафтно-геохимических системах бассейнов малых рек центра Русской равнины с азотными удобрениями поставляется до 50 — 70% от общего баланса азота. В районах интенсивного земледелия, например в Западной и Центральной Европе, эта доля увеличивается до 70 — 80%.

    Вынос азота с сельскохозяйственной продукцией существенно колеблется. В Западной и Центральной Европе с урожаем удаляется 50 — 60% внесенного азота. На Русской равнине с продуктами растениеводства и животноводства отчуждается лишь 15 — 25% азота. Как и в естественных ландшафтах, с денитрификацией удаляется 20 — 25% азота. С боковым стоком из каскадных систем выносится еще 15 — 30% азота.

    В глобальном масштабе цикл азота на пахотных землях имеет отрицательный баланс в связи с преобладанием районов экстенсивного земледелия с малыми дозами минеральных удобрений и преимущественным использованием почвенного азота. По В.Н. Башкину, с минеральными удобрениями, биологической фиксацией и атмосферными осадками в агроландшафты поступает около 120 млн. т азота в год, а расходная часть составляет 140 — 170 млн. тонн.

    В районах интенсивного земледелия круговорот азота становится все более открытым, несбалансированность увеличивается. Равновесие между основными составляющими цикла сдвигается, уменьшается доля органического азота в фитомассе. В таких агроландшафтах баланс азота становится положительным, его приход на 20 — 30% превышает расход, что ведет к аккумуляции азота в почвах, сельскохозяйственной продукции, грунтовых и поверхностных водах. Во многих агроландшафтах содержание азота в этих компонентах превышает предельно допустимые нормы, что создает критические экологические ситуации. Сильное загрязнение овощей азотом характерно для супераквальных ландшафтов долин и дельт крупных рек с интенсивным овощеводством (долина Оки, дельты Волги, Амударьи, Сырдарьи и др.). Содержание нитратов и нитритов в овощах здесь во много раз превышает ПДК, которое для нитратов составляет 250 — 300 мг азота на кг сырого вещества. Особенно опасно образование в пищевых продуктах нитрозоаминов (R2NNO, где R — органические радикалы, например, СН3, С2Н5 и др.), обладающих канцерогенными и мутагенными свойствами.

    Загрязнение агроландшафтов связано и с применением фосфорных удобрений. Среди стандартизованных удобрений они содержат наиболее широкий спектр концентрирующихся химических элементов. Так, в суперфосфате кроме Р обычно содержится до 1,5% F и 0,005% Cd (до 100 КК), 0,005 — 0,03% As (десятки КК), до 5 — 10 КК Y, редкоземельных элементов, Sr, Cu, Pb. Хотя с удобрениями вносится менее 5% природного запаса Р в почвах, но он легко усвояем (в отличие от почв). Это обеспечивает необходимый прирост урожая и одновременно ведет к загрязнению агроландшафтов. Доля микроэлементов, поступающих с удобрениями, еще меньше. Обычно ниже и степень их усвояемости растениями. По расчетам А.И. Ачкасова, в отличие от фосфора, элементов примесей — Y, редких земель, As, Cd вносится в 1000 раз, F — в сотни раз больше, чем используется растениями. Такое поглощение этих элементов имеет как положительное (слабое загрязнение растений), так и отрицательное (загрязнение ландшафта) значение.

    Одним из основных неблагоприятных следствий азотизации и фосфатизации ландшафтов является накопление соединений азота (главным образом нитратов) и фосфора в грунтовых и поверхностных водах. В результате водоемы чрезмерно обогащаются питательными веществами — происходит их эвтрофикация. Наиболее опасно загрязнение питьевых вод нитратами, нитритами и их производными, что ведет к различным заболеваниям (у детей — метгемоглобинемии и др. болезням). Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды принята концентрация нитратов не более 45 мг/л (ПДК).

    Микроэлементы в агроландшафтах

    В Западной Европе, США и других странах с интенсивным сельским хозяйством среди тяжелых металлов основным загрязнителем является Cd, поступающий из атмосферы, вод и с фосфорными удобрениями. Несмотря на уменьшение воздушной и водной эмиссии Cd от других техногенных источников, рост количества вносимых фосфорных удобрений увеличивает загрязнение почв кадмием (23.1). В Европе основные районы загрязнения Нидерланды, Бельгия и Северо-Западная Германия, Южная Англия, север Чехии, юг Польши, север Италии, Донбасс, Подмосковье (23.2). Все же контрастность аномалий, образующихся при внесении в почвы азотных и фосфорных удобрений, как правило, не велика (23.3). В агроландшафтах, где применяются только традиционные виды удобрений, их роль в перераспределении микроэлементов пока еще несколько ниже роли природных

    Главным источником поступления тяжелых металлов в агроландшафты являются нестандартизированные удобрения. Они используются, как правило, на локальных участках вокруг крупных промышленных центров, но высокие уровни многих тяжелых металлов в этих удобрениях создают наибольшую экологическую опасность. Особенно широк спектр элементов в осадках сточных вод (ОСВ). По Ю.Е. Саету и А.И. Ачкасову, наиболее высоки коэффициенты накопления относительно фоновых почв у Cd, Ag (Кс до 200 и более), Hg, Bi, Zn, Сг, Си, W, Sn (Кс 100 — 200). В бытовых отходах (КТБО) комплекс уже и концентрация микроэлементов ниже, среди них преобладают Hg (Кс 10 — 100), Ag, Sb, Zn, Bi, Cd, Pb (Кс около 10). При поливе загрязненными речными водами (ЗРВ) в почвы и растения поступают большие количества Ag (Кс > 100), Pb, Cd и Zn (Кс около 10). Экологическая опасность в зависимости от суммарного загрязнения микроэлементами (Zc) убывает в ряду: ОСВ (500 — 600) — КТБО, ЗРВ (100 — 200) — минеральные удобрения (50 — 70).

    Коэффициенты концентрации тяжелых металлов в почвах и растениях, орошаемых сточными водами, относительно средних мировых кларков незагрязненных почв и

    Сельскохозяйственных растений, рассчитанных по данным А. Кабаты-Пендиас и Г. Пендиас, образуют различные ряды загрязненности: почвы — Си > Cd > Zn > Hg>Pb > Ni; растения — Hg > Cd > Pb > Ni > Cu>Zn. Это указывает на селективную концентрацию в растениях приоритетных токсикантов — Hg, Cd, Pb, малодоступных растениям на незагрязненных почвах. В то же время растения, по-видимому, обладают защитным механизмом против излишне высоких концентраций элементов-биофилов (Zn, Си), аккумулирующихся во многих видах в фоновых ландшафтах. Поэтому при экологических оценках агроландшафтов необходимо учитывать видовую биогеохимическую специализацию сельскохозяйственных культур. Например, кофе концентрирует Си (в несколько десятков раз больше, чем другие культуры), грибы — As, V и Ag, томаты — Со и Be, капуста — Со и В, свекла — Li, фасоль — Мо и В, люцерна и клевер — Sr, Ва и В. Особенно широкий комплекс элементов у салата-латука — Со, F, Cd, Hg, Fe, Zn, Cu (по А. Кабата-Пендиас и Г. Пендиас для агроландшафтов Европы и Северной Америки).

    В районах интенсивного животноводства кроме промышленных отходов и стоков существенное влияние на ландшафты оказывают органические отходы животноводческих комплексов, содержащие азот, сероводород, метан, тяжелые металлы, высокие концентрации которых токсичны. В ландшафтах лесной зоны умеренного пояса контрастность аномалий, связанных с отходами, увеличивается в ряду: птицефабрики — комплексы крупного рогатого скота — свиноводческие комплексы (Н.Я. Трефилова, А.И. Ачкасов). Суммарное загрязнение почв этими отходами сопоставимо со слабым и средним загрязнением в промышленных городах (Zc =10 — 30). В агроландшафтах южной тайги среди микроэлементов наиболее часто в животноводческих отходах, удобряемых ими почвах и выращиваемых культурах довольно высоки концентрации Zn (биогенное накопление, Кс до 5 — 10), W, Hg (лампы дневного света) и Sr (фосфатные кормовые добавки).

    К ним относятся синтетические органические соединения, используемые для борьбы с вредными насекомыми (инсектициды), сорняками (гербициды), болезнями растений (фунгициды, бактерициды), для регуляции роста растений (дефолианты) и др. Известно более ста тысяч пестицидов, что затрудняет их аналитическую идентификацию в окружающей среде. 70 — 80% количества пестицидов применяется в Западной Европе, Японии и США. Выделяются хлорорганические (ХОП) и фосфорорганические пестициды. Многие из них, прежде всего ДДТ, не разлагаются несколько десятков лет и аккумулируются в почвах, водах, донных осадках, пищевых цепях, вредно действуя на организмы.

    Пестициды уменьшают потери урожая и повышают продуктивность сельскохозяйственных культур, но с их применением связана и существенная экологическая опасность — загрязнение почв, вод и растений. Наиболее опасны для млекопитающих и человека инсектициды, менее токсичны гербициды и фунгициды. За 30 лет использование гербицидов в мире (1960 — 1990) возросло в 2 раза (Chemical pollution, 1992).

    В отличие от главных элементов питания (N, Р, К) и микроэлементов, повсеместно присутствующих в ландшафтах, пестициды поступают в них только в результате хозяйственной деятельности. Поэтому даже низкие их концентрации в воздухе, почвах, водах и растениях указывают на техногенез. Производство и применение пестицидов привело к глобальному загрязнению биосферы этими синтетическими соединениями. Кроме органических соединений хлора и фосфора некоторые пестициды содержат токсичные микроэлементы, в частности мышьяк.

    По Ф.Я. Ровинскому, М.И. Афанасьеву и др., в фоновых ландшафтах из атмосферы поступает в среднем 1 — 3 кг/см^.год ХОП. В поверхностных водах их содержание варьирует от 1 до сотен нг/г, в почвах оно колеблется в среднем от 1 до 10 нг/г воздушно-сухой массы и слабо варьирует по регионам. В растениях фоновые уровни ХОП лежат в пределах 2 — 10 нг/г. Повышенными содержаниями пестицидов (до 45 нг/л) отличаются лишайники и мхи.

    С поверхностным стоком пестициды мигрируют в подчиненные ландшафты и аккумулируются в донных отложениях (до 20 нг/г в дельте Волги и 30 — 800 нг/г в дельте Нила). Устойчивость к деградации и разложению способствует сохранению отдельных пестицидов в донных осадках в течение десятков, а теоретически и сотен лет.

    Агротехногенез влияет на природную среду в глобально-региональном масштабе и нередко приводит к ее загрязнению, превышающему допустимые экологические нормы. По интенсивности и характеру воздействия выделяют два геохимических типа агротехногенеза и несколько подтипов:

    прямое геохимическое влияние на природные ландшафты связанное с химизацией с/х и агротеногенная обработка земли;

    косвенные геохимические последствия, возникающие в результате гидромелиорации, эрозии почв, обезлесения, опустынивания и других процессов деградации ландшафтов.

    2 Источники загрязнения агроландшафтов

    Для возмещения выноса химических элементов с урожаем, повышения продуктивности агроландшафтов, борьбы с сорняками, вредными насекомыми и микроорганизмами применяются минеральные и органические удобрения, пестициды и другие агрохимические средства, кторые являются мощным фактором загрязнения агроландшафтов. Минеральные удобрения делятся на две группы: стандартизованные (азотные, фосфорные, калийные комплексные, микроудобрения) – в которых содержание элементов питания растений регламентируются ГОСТами; нестандартизованные удобрения (осадки сточных вод - ОСВ, коммунальные твердые бытовые отходы - КТБО, загрязненные речные воды - ЗРВ и т.д.) - в которых содержание элементов питания растений не стандартизовано. К сожалению, во всех видах удобрений не нормировано содержание большинства микроэлементов, в том числе приоритетных загрязнителей. Фосфорные удобрения помимо Р обогащены F, Cd, As, редкоземельными элементами, Y, Cu, Pb.

    Одним из основных неблагоприятных следствий азотизации и фосфатизации ландшафтов является накопление соединений азота и фосфора в грунтовых и поверхностных водах. В результате водоемы чрезмерно обогащаются питательными веществами, что приводит к их эвтрофикации (зарастании растениями). Большую опасность представляет загрязнение питьевых вод нитратами, нитритами и их производными, что ведет к различным заболевания (у детей – метгемоглобинемии и др. болезням).

    Главным источником поступления тяжелых металлов (ТМ) в агроландшафты являются нестандартизованные удобрения. Экологическая опасность в зависимости от Zc убывает в ряду: ОСВ (500 – 600) – КТБО, ЗРВ (100 – 200) – минеральные удобрения (50 – 70). КК ТМ в почвах и растениях, орошаемых сточными водами образуют следующие ряды загрязненности: почвы – Cu>Cd>Zn>Hg>Pb>Ni; растения – Hg>Cd>Pb>Ni>Cu>Zn. ТМ поступающие в агроландшафта включаются в местные миграционные циклы и частично выносятся за его пределы.

    Многие пестициды используемые для борьбы с вредными насекомыми (инсектициды), сорняками (гербициды), болезнями растений (фунгициды, бактерициды), для регулирования роста растений (дефолианты) и др., не разлагаются несколько десятков лет и аккумулируются в почвах, донных осадках, пищевых цепях, вредно действуя на организмы.

    Неправильное орошение и осушение может привести к трансформации ландшафтно-геохимических условий (засолению почв, поверхностных и грунтовых вод; изменению окислительно-восстановительных условий; формированию испарительных и др. геохимических барьеров).

    Совокупное воздействие загрязнения, эрозии почв, обезлесения, опустынивания и т.д. приводят к ухудшению состояния агроландшафта, в первую очередь к снижению плодородия почв и качества с/х продукции. Деградация агроландшафтов ведет и к ухудшению условий жизни населения, вызывает специфические заболевания, связанные с неблагоприятными воздействиями на организм соединений азота, фосфора, пестицидов, ТМ, диоксинов и тд.

    Читайте также: