Читать книгу "Риски России: экология и здоровье"

4.7. Антропогенные загрязнения почв

Почва или литосфера как и гидросфера несет фундаментальные функции в поддержании и развитии жизни живых организмов на планете. В толще почвы течет жизнь. Это микроорганизмы, метаболизирующие многие органические вещества и микроэлементы, это и различные беспозвоночные, например, черви, также принимающие участие в различных биохимических процессах, протекающих в почве. Почва, как и вода водоемов, является универсальным аккумулятором для продуктов жизнедеятельности надземных организмов, включая человека. В ней также могут накапливаться многие не утилизируемые продукты хозяйственной деятельности человека, которые способны проникать в растения, произрастающие на почвах, и представлять серьезную угрозу для здоровья. На почвах произрастает различная растительность, которая является продуктом питания для представителей животного мира, а также сельскохозяйственные культуры, являющиеся продуктами питания для человека. Все это определяет значительную экологическую роль в жизни людей и бережное отношение к почвам в процессе жизни и хозяйственной деятельности человека не имеет альтернативы. Вместе с тем, почва – одна из трех основных сфер природной среды, которая загрязняется в наибольшей степени при том, что процессы самоочищения в ней снижаются по мере ее загрязнения.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

эрозия (ветровая и водная);

загрязнение;

вторичное засоление и заболачивание;

опустынивание;

отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Эрозия почв (земель). Эрозия почв (от лат. Eros – разъедание) – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.

К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши. В США эродировано, т. е. подвержено эрозии, 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушливых районах мира еще больше – 60% от общей площади, из них 20% сильно эродированы.

Эрозия в России захватывает все новые площади. В отдельных регионах эродировано 70—80% сельхоз угодий. Такие ситуации нередки в Мордовии, Чувашии, Удмуртии, на Алтае, В Западной и Восточной Сибири. По оценкам экспертов ООН, Россия находится в десятке мировых лидеров по темпам распространения эрозии. В частности, водной эрозии, переувлажнению и заболачиванию подвержено более 2,5 млн. га земель сельскохозяйственного назначения и еще свыше 7 млн. га подтоплено и затоплено за счет ежегодных наводнений.

По данным Земельного кадастра России из общей площади сельхозугодий около 60 млн. га подвержены эрозии, 40 млн. га представлены засоленными и солонцовыми комплексами, 26 млн. га переувлажнены и заболочены, 73 млн. га являются кислыми и т. д. Из всех негативных явлений наибольшее распространение на пахотных землях имеют процессы эрозии. За последние 20 лет площадь деградированных земель увеличилась в 1,6 раза, а продуктивность пастбищ снизилась.

В лесной зоне Европейской части, где в зимнее время накапливается достаточно большой запас снега, преобладает эрозия талыми водами. В степных районах юга Европейской части преобладает плоскостной смыв, вызываемый ливневыми водами. В южных районах Западной Сибири характерно проявление и ветровой эрозии, и деятельности талых вод. Аналогичные процессы происходят также и на юге Восточной Сибири. В Центрально-Черноземном районе России находятся самые плодородные почвы планеты – черноземы, наше национальное богатство. Однако в последнее время идет деградация черноземов, их разрушение.

Загрязнение почв. Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений – токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных – лишь в течение двух-трех суток.

Основными загрязнителями почвы являются: пестициды (ядохимикаты), минеральные удобрения, отходы и отбросы производства, газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, нефть и нефтепродукты.

Вторичное засоление и заболачивание почв. В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.

Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания подвержено около 30% орошаемых земель. Площадь засоленных почв в России составляет 36 млн. га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

Опустынивание. Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню. Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га практически на всех континентах. На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, заселяются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, а, следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться.

Опустынивание является одновременно социально-экономическим и природным процессом, оно угрожает примерно 3,2 млрд. га земель, на которых проживают более 700 млн. человек. Особенно опасное положение сложилось в Африке в зоне Сахеля (Сенегал, Нигерия, Буркина Фасо, Мали и др.) – переходной биоклиматической зоне (шириной до 400 км) между пустыней Сахара на севере и саванной на юге.

Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить «опустынивание». На территории СНГ опустыниванию подвержено Приаралье, Прибалхашье, Черные земли в Калмыкии и Астраханской области и некоторые другие районы. Все они относятся к зонам экологического бедствия, и их состояние продолжает ухудшаться. Так, например, только за последние пять лет площадь подвижных песков в Калмыкии увеличилась более чем на 50 тыс. га.

Отчуждение земель. Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов, линий связи), при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т. д. По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель. Конечно, эти потери в связи с развитием цивилизации неизбежны, однако они должны быть сокращены до минимума.

Загрязнения почвы являются важнейшей составляющей, характеризующей качество окружающей среды, поскольку загрязненная почва рассматривается резервуаром токсичных для человека и животных соединений. Классифицируя загрязнения по их происхождению можно выделить промышленные, сельскохозяйственные, бытовые источники.

К токсичным промышленным отходам относятся такие отходы, в состав которых входят металлы: бериллий, свинец, ртуть, мышьяк, хром, фосфор, кобальт, кадмий, никель, сурьма и их соединения; гидриды лития, натрия, калия, бора, алюминия, карбониды железа и никеля; металлоорганические и цианистые соединения; меркаптаны; хлор силоны и продукты, загрязненные кремнийорганическими мономерами; отходы переработки таллия; отходы металлического лития, натрия, калия; ядохимикаты, гальванические шламы; нефтеотходы, нефтешламы, растворители; баллоны из-под химических веществ, не имеющие маркировок. Сюда же могут быть отнесены отходы, содержащие фтор и его соединения, селен, канцерогенные вещества различной химической природы (бенз/а/пирен, нитрозамины, афлатоксины и др.) (15).

В результате промышленных выбросов в настоящее время в России имеются территории, где до 40—50% земель подвержено высокому загрязнению, что сказывается на уровне почвенного плодородия, качестве растительного покрова и степени токсичности сельскохозяйственной продукции. К таким территориям относятся Иркутская, Кемеровская, Московская и Омская области, Красноярский и Хабаровский край и др.

Объем накопленных токсичных отходов составляет 3,5 млрд. т., среди них несколько десятков миллионов тонн – особо опасных химических и фармацевтических отходов. Ртутьсодержащих элементов скопилось свыше 1 млн. т. Площади полигонов и свалок равны площадям целых государств, таких как Словения или Бельгия.

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, из них более 50 млн. т. особо токсичных. Огромные площади земель заняты свалками, золоотвалами и др., которые интенсивно загрязняют почвы, а их способность к самоочищению, как известно, ограничена (16).

Огромный вред для нормального функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий. Почва обладает способностью накапливать тяжелые металлы. Вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из-за газодымовых выбросов может повышаться до концентрации, в сотни раз превышающих допустимые.

Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Результаты анализа образцов почвы, отобранных на расстоянии нескольких метров от дороги, показывают 30-кратное превышение концентрации свинца по сравнению с его содержанием (20 мкг/г) в почве незагрязненных районов.

По данным агрохимической службы России (1997), почти 0,4 млн. га в нашей стране оказались загрязненными медью, свинцом, кадмием и др. Еще больше земель были загрязнены радионуклидами и радиоактивными изотопами в результате Чернобыльской катастрофы (17,18).

Сельскохозяйственные загрязнители почв представлены пестицидами и минеральными удобрениями. Понятие пестициды объединяют группу веществ, которые используются для уничтожения или снижения численности нежелательных для человека организмов. Практически все эти вещества относятся к ксенобиотикам, т. е. чуждым для живых организмов и биосферы в целом. В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Только в России используется более 100 индивидуальных пестицидов при общем годовом объеме их производства – 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами районами являются Краснодарский край и Ростовская область (в среднем около 20 кг. на 1 га). В России на одного жителя в год приходится около 1 кг пестицидов, во многих других развитых промышленных странах мира эта величина существенно выше. Мировое производство пестицидов постоянно растет.

В последнее время предпочтение отдается пестицидам высокой степени ядовитости, но с коротким периодом жизни (пестициды третьего поколения, по Б. Небелу). К ним, в частности, относятся фосфорорганические соединения (дихлофос, карбофос, хлорофос и др.). Период их жизни обычно колеблется от нескольких дней до недель.

Другие свойства характерны для пестицидов из группы галогенированных углеводородов (пестициды второго поколения). К ним относятся получивший широкую известность ДДТ (дихлордифенилдихлорэтан), а также дильдрин, линдан, альдрин и другие. Важнейший их отрицательный экологический эффект – длительный период жизни, хотя и при несколько более низкой ядовитости, чем у фосфорорганических пестицидов. Так, ДДТ сохраняется в окружающей среде десятки лет (период полураспада порядка 20 лет).

Наряду с продолжительностью жизни самих пестицидов следует учитывать степень влияния на организмы или отдельные элементы экосистем продуктов их распада. В этом отношении наиболее показательны пестициды, содержащие тяжелые металлы (свинец, мышьяк, ртуть). Они могут быть как органической природы, например ртутьорганические (гранозан, меркуран и др.), так и неорганические, например мышьяк содержащие (арсенат натрия, арсенат калия). Эти пестициды Б. Небел относит к первому поколению. Они отличаются значительной стойкостью (ртутьорганические – до 10 лет). Но еще большей стойкостью и отрицательным эффектом характеризуются продукты их распада, представленные тяжелыми металлами. Последние способны накапливаться в почвах, цепях питания и соответственно в продуктах, употребляемых в пищу.

Существенным фактором загрязнения среды является химизация сельского хозяйства. Даже минеральные удобрения при неправильном их применении способны наносить экологический ущерб при сомнительном экономическом эффекте. Высокие дозы азотных удобрений являются одной из причин накопления в растениях нитратов. Сами по себе они не очень токсичны. Но при употреблении растительных продуктов в пищу содержащиеся в них нитраты под действием микрофлоры кишечника восстанавливаются в нитриты, которые во много раз токсичнее.

Минеральные удобрения – неизбежное следствие интенсивного земледелия. Имеются расчеты, что для достижения желаемого эффекта от применения минеральных удобрений мировое потребление их должно составить около 90 кг/год на человека. Суммарное производство удобрений в этом случае достигает 450 – 500 млн. т/год. В настоящее время мировое производство минеральных удобрений равно 200 – 220 млн. т/год или 35 – 40 кг/год на человека.

Применение удобрений можно рассматривать как одно из проявлений закона увеличения вложения энергии в единицу производимой сельскохозяйственной продукции. Это значит, что для получения одной и той же прибавки урожая требуется все большее количество минеральных удобрений. Так на начальных этапах применения удобрений прибавку 1 т зерна с га обеспечивает внесение 180 – 200 кг азотных туков. Следующая дополнительная тонна зерна связана с дозой удобрений в 2 – 3 раза большей.

Особое место в загрязнении почв занимают загрязнения радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения по своим химическим свойствам практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный – 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 – 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. 137Cs (цезий-137), 144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём. Это происходит при производстве и испытании ядерного оружия, при выбросах продуктов распада из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и т. д.

В России ежегодно образуется около 130 млн. м³ твердых бытовых отходов (ТБО). Из 27 млн. тонн ТБО (один кубический метр отходов до уплотнения весит 200 кг) промышленной переработке подвергается порядка 3%, остальное вывозится на свалки и полигоны-захоронения с отчуждением земель в пригородной зоне. Значительное количество ТБО попадает на несанкционированные свалки, количество которых постоянно растет. Поэтому ТБО представляют собой источник загрязнения окружающей среды, способствуя распространению опасных веществ. Вместе с тем они содержат в своем составе ценные компоненты, которые могут быть использованы в качестве вторичных ресурсов. Основная масса ТБО и промышленных отходов образуется в городах и поселках городского типа. Быстрый рост городского населения – одна из важнейших тенденций наступившего столетия. С ростом населения увеличивается в городах и количество различных отходов, прежде всего твердых бытовых отходов, которые требуют самого своевременного удаления и безопасной утилизации. Европейские страны решили эту проблему через организацию эффективной системы санитарной очистки и создание специальной отрасли экономики, создающей условия для повышения экологического потенциала городов и их окружения.

В России доля городского населения составляет 73%, что несколько ниже уровня европейских стран. Но, несмотря на это, концентрация ТБО в крупных городах России сейчас резко возросла, особенно в городах с численностью населения от 500 тыс. и выше. Объем отходов все увеличивается, а территориальные возможности для их утилизации и переработки уменьшаются. Доставка отходов от мест их образования до пунктов утилизации требует все больше времени и средств. Сейчас отходы просто собираются для захоронения на полигонах, а это ведет к отчуждению свободных территорий в пригородных районах и ограничивает использование городских территорий для строительства жилых зданий. Также совместное захоронение различных видов отходов может вести к образованию опасных соединений.

Эрозия в России захватывает все новые площади. В отдельных регионах эродировано 70—80% сельхоз угодий. Такие ситуации нередки в Мордовии, Чувашии, Удмуртии, на Алтае, В Западной и Восточной Сибири. По оценкам экспертов ООН, Россия находится в десятке мировых лидеров по темпам распространения эрозии. В частности, водной эрозии, переувлажнению и заболачиванию подвержено более 2,5 млн. га земель сельскохозяйственного назначения и еще свыше 7 млн. га подтоплено и затоплено за счет ежегодных наводнений [19].

В 1990 г. Международный справочно-информационный почвенный центр в Нидерландах совместно с ЮНЕП составили карту антропогенной деградации почв, которая наглядно показала глобальный размер этого крайне опасного процесса. Выяснилось, что разной степени деградации подвержены почти 2 млрд. га почв, из них 55,6% приходится на водную эрозию, 27,9% – на ветровую (дефляцию), 12,2% – на засоление, загрязнение, истощение почв, 4,2% – на механическое переуплотнение и подтопление. К этим данным следует добавить, что за исторический период человечество уже утратило около 2 млрд. га некогда плодородных почв, превратив их в антропогенные пустыни и неудобные земли.

Ежегодно из сельскохозяйственного использования выбывает около 8 млн. га за счет отчуждения на другие хозяйственные нужды и около 7 млн. га – в результате различных процессов деградации. Таким образом, каждый год человечество в конце ХХ в. теряло около 15 млн. га продуктивных угодий. А между тем установлено, что деградация почв идет с возрастающей скоростью: во второй половине прошлого века она увеличилась в 30 раз по сравнению со средне исторической (19, 20).

Что было предпринято, чтобы сохранить почву от промышленного загрязнения и вернуть ее в естественное пользование? Сергей Донской сообщил как-то, что 2013 год указом президента был объявлен годом охраны окружающей среды. Министр оценил современное состояние окружающей среды в стране как угрожающее безопасности страны. К концу 2011 года в России накоплено более 31 млрд. т отходов, связанных с прошлой экономической деятельностью. При этом каждый год на поверхность поступает около 1 млрд. куб. м пустой породы, а площадь, занимаемая отходами, ежегодно увеличивается на 300—400 тыс. га. Следствием этого становится неизменное ухудшение экологической обстановки, снижение качества жизни человека. Кроме того, накопленные загрязнения оказывают негативное влияние и на темпы экономического роста. По экспертным оценкам, ежегодный экономический ущерб составляет 4,6% ВВП.

В 2010 году президент России дал поручение правительству провести анализ ситуации и отработать технологии ликвидации накопленного ущерба. По результатам первичной инвентаризации всего было выявлено 194 территории, находящиеся в кризисном экологическом состоянии, из них выделено 77 объектов прошлого экологического ущерба. Наибольшее количество загрязненных объектов, связанных с прошлой экономической деятельностью, находится непосредственно на территориях предприятий горнодобывающей, тяжелой и перерабатывающей промышленности, а также военно-промышленного комплекса, то есть везде, где в предыдущие годы велась наиболее активная деятельность, связанная с применением тяжелой техники, специального оборудования, химикатов.

После определения приоритетных регионов, нуждающихся в первоочередном внимании, в 2011 году министерство приступило к практическим шагам по ликвидации прошлого экологического ущерба. В качестве пилотных проектов были выбраны объекты в Арктическом регионе, уникальная байкальская природная территория, а также Нижегородская область, где расположены свалка «Черная дыра» и шламонакопитель «Белое море».

В 2012 году было реализовано несколько проектов по очистке территорий в Арктической зоне России. Первым крупным пилотным проектом стала уборка загрязненных островов архипелага Земля Франца-Иосифа. К концу года был полностью очищен остров Земля Александры, а также начаты работы на острове Гукера. Объемы загрязнений сократились более чем на 9 тыс. т. Также была проведена техническая рекультивация нарушенных земель. В последующем проект будет продолжен на других островах архипелага – Грэм-Белл, Рудольфа. Общий объем загрязнений на этих территориях – более 35 тыс. т.

Министр сообщил о том, что уже подготовлены предложения по реализации 50 первоочередных проектов, стоимость которых составляет от 100 до 230 млрд. рублей.

Однако Сергей Донской также отметил несколько территорий, решение экологических проблем которых, требует оперативной работы. Среди проектов: ликвидация отходов на химических предприятиях, среди которых ООО «Уфахимпром», ОАО «Беловский цинковый завод», ОАО «Фосфор» и т. д.

Отдельно министр считает необходимым предусмотреть комплекс мер, включающих глубокую переработку промышленных отходов, стимулирование их использования в качестве вторичных ресурсов, а также рекультивацию нарушенных земель. Особое внимание планируется уделить добывающим предприятиями. Уже сейчас есть опыт наложения на пользователей недр дополнительных лицензионных обязательств по отработке отходов и использованию попутных компонентов. В 2020 году, по мнению Сергея Донского, непрерывная систематическая деятельность по ликвидации экологического ущерба, связанного с прошлой экономической деятельностью, позволит снизить объем образующихся отходов на единицу ВВП в 1,6 раза, вернуть в оборот до 100 тыс. га промышленных земель и ежегодно утилизировать до 12 млн. т промышленных отходов.

Сейчас на календаре 2015 год. За прошедшие годы много дел можно было бы сделать. Много промышленных отходов можно было бы убрать с бесценной земли нашей. Каков результат? В нашей прессе, обычно, громко говорят о значительных успехах и тихо замалчивают неудачи или просто ничегонеделание. Как видит читатель, и вместе с ним и автор, что «…воз и ныне там», творится «…все не так как надо». А вместе с тем, есть оценочные показатели пагубного влияния на здоровье загрязненной почвы. В соответствии с этими показателями «опасная» и «чрезвычайно опасная» степень загрязнения сопровождается серьезными нарушениями здоровья, особенно детей, а также беременных женщин, где проявляются нарушения репродуктивной функции, в том числе мертворождаемость и рождение детей с малым весом.

Закончив с загрязнением почв в Росси без всяких иллюзий на улучшение ее качества в ближайшее время, заглянем в следующую главу о здоровье населения России с надеждой на чудо. Это было бы возможно, если бы здоровье не было так тесно связано с состоянием окружающей среды, с экологическими показателями состояния воздуха, воды и почв, а также с выделяемыми для его охраны бюджетными средствами.