Загрязнение почвы: виды, источники и последствия

Загрязнение почвы — это привнесение в почву или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных для неё физических, химических или биологических агентов, а также превышение естественного среднемноголетнего уровня концентрации перечисленных агентов, приводящее к снижению плодородия, ухудшению качества сельскохозяйственной продукции и негативному воздействию на здоровье человека и экосистемы. Загрязнение является одним из видов деградации земель наряду с эрозией, засолением и опустыниванием.

Классификация загрязнителей

По природе происхождения загрязняющие вещества принято разделять на несколько основных групп.

Химическое загрязнение — наиболее распространённый тип. К нему относятся:

• Тяжёлые металлы (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, цинк, медь). Они обладают способностью накапливаться в почве и растениях, поступая далее в организм человека по пищевым цепям. Основные источники — выбросы металлургических предприятий, автотранспорт, сточные воды.
• Нефть и нефтепродукты. Разливы при добыче, транспортировке и хранении приводят к образованию устойчивых очагов загрязнения, нарушающих газообмен и водный режим почвы.
• Пестициды и агрохимикаты. Нерациональное применение средств защиты растений и минеральных удобрений ведёт к их накоплению в верхних горизонтах почвы.
• Кислотные осадки. Выпадение оксидов серы и азота, образующихся при сжигании ископаемого топлива, подкисляет почвенный раствор и вымывает питательные элементы.
• Стойкие органические загрязнители (полихлорированные бифенилы, диоксины). Отличаются высокой токсичностью и способностью к биоаккумуляции.

Физическое загрязнение включает радиоактивное загрязнение (выпадение радионуклидов после аварий на АЭС, например Чернобыльской, а также в результате испытаний ядерного оружия), тепловое загрязнение (изменение температурного режима почв вблизи промышленных объектов) и механическое загрязнение (захламление строительным мусором, твёрдыми бытовыми отходами, стеклом, пластиком).

Биологическое загрязнение связано с привнесением в почву патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов и возбудителей инфекционных заболеваний. Источником служат неочищенные сточные воды, навозные стоки животноводческих комплексов, неправильно организованные свалки.

Основные источники загрязнения

Источники загрязнения почв подразделяются на природные и антропогенные. Природные (вулканическая деятельность, выветривание горных пород) играют существенно меньшую роль. Основной вклад вносит антропогенная деятельность.

Промышленность

Предприятия чёрной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности выбрасывают в атмосферу твёрдые частицы, содержащие металлы, которые оседают на поверхность почвы в радиусе десятков километров от источника. Отвалы горных пород и хвостохранилища являются вторичными источниками загрязнения, откуда токсичные элементы вымываются осадками.

Сельское хозяйство

Интенсивное земледелие сопровождается внесением больших объёмов минеральных удобрений, что приводит к накоплению нитратов и фосфатов. Применение пестицидов, особенно в странах с тёплым климатом, создаёт устойчивые очаги загрязнения. Животноводческие фермы являются источником азотного загрязнения и биологических патогенов.

Транспорт

Вдоль автомобильных дорог формируются полосы загрязнения шириной до 100–200 метров, в которых концентрация свинца, кадмия и цинка в несколько раз превышает фоновые значения. Эти металлы содержатся в выхлопных газах, продуктах износа шин и дорожного покрытия.

Коммунальное хозяйство

Несанкционированные свалки, фильтрат со старых полигонов ТБО, утечки из канализационных сетей и иловые осадки очистных сооружений являются источниками комплексного загрязнения, включая тяжёлые металлы, органические соединения и патогенную микрофлору.

Последствия загрязнения почвы

Последствия загрязнения проявляются на нескольких уровнях.

Экологические последствия выражаются в деградации почвенного покрова: снижается численность и видовое разнообразие почвенных микроорганизмов и беспозвоночных, нарушаются процессы гумусообразования и минерализации органического вещества. В результате падает естественное плодородие почвы, ухудшаются её физические свойства — структура, пористость, влагоёмкость.

Агрономические последствия связаны со снижением урожайности и ухудшением качества продукции. Растения, выращенные на загрязнённых почвах, накапливают токсичные элементы в концентрациях, превышающих предельно допустимые. Такая продукция непригодна для употребления в пищу человеком и на корм скоту.

Медицинские последствия обусловлены поступлением загрязнителей в организм человека через пищевые цепи. Тяжёлые металлы и стойкие органические соединения обладают канцерогенным, мутагенным и нейротоксическим действием. Загрязнённая почва является фактором передачи многих инфекционных заболеваний, особенно в регионах с низким уровнем санитарии.

Экономические последствия включают затраты на рекультивацию земель, вывод сельскохозяйственных угодий из оборота, убытки от снижения урожайности и необходимость очистки подземных вод, загрязнённых в результате просачивания токсичных веществ из почвы.

Нормирование и оценка загрязнения

В Российской Федерации оценка степени загрязнения почв осуществляется на основе предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК). Для тяжёлых металлов, нефтепродуктов, бенз(а)пирена и пестицидов установлены нормативы, превышение которых служит основанием для отнесения земель к категории загрязнённых.

При оценке используется суммарный показатель загрязнения (Zc), учитывающий коэффициенты концентрации нескольких элементов относительно фоновых значений. В зависимости от величины Zc выделяют категории загрязнения: допустимое, умеренно опасное, опасное и чрезвычайно опасное.

Методы рекультивации

Восстановление загрязнённых почв проводится методами рекультивации, которые делятся на три группы:

• Физические — снятие и захоронение загрязнённого слоя, изоляция загрязнителя экранами из глины или геомембран, термическая обработка.
• Химические — внесение сорбентов (активированный уголь, цеолиты), известкование кислых почв, промывка растворителями.
• Биологические — фиторемедиация (выращивание растений-гипернакопителей, например горчицы сарептской или амаранта), биостимуляция аборигенной микрофлоры, внесение микробных препаратов-деструкторов нефти.

Выбор метода зависит от типа загрязнителя, площади участка, глубины проникновения и планируемого дальнейшего использования земель.

Ситуация в России

На территории Российской Федерации проблема загрязнения почв стоит наиболее остро в регионах с развитой горнодобывающей и металлургической промышленностью — на Урале, в Кемеровской области, Норильском промышленном районе. Значительные площади загрязнены нефтепродуктами в Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком автономных округах. В чернозёмной зоне отмечается локальное загрязнение пестицидами в местах бывших складов ядохимикатов. Радиоактивное загрязнение сохраняется в Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году.

Государственный мониторинг состояния земель ведётся Россельхознадзором и Росприроднадзором. Для повышения эффективности контроля в 2020-х годах ужесточены требования к рекультивации нарушенных земель и введён механизм федерального государственного земельного контроля (надзора).