Почва и деятельность человека

Воздействие человека на почву — составная часть общего влияния человеческого общества на земную кору и ее верхний слой, на природу в целом, особенно возросшее в век научно-технической революции. При этом не только усиливается взаимодействие человека с землей, но и меняются основные черты взаимодействия. Проблема “почва — человек” осложняется урбанизацией, все большим использованием земель, их ресурсов для индустриального и жилищного строительства, ростом потребностей в продуктах питания. По воле человека изменяется характер почвы, меняются факторы почвообразования — рельеф, микроклимат, создаются моря (огромного объема водохранилища), появляются новые реки (каналы), перемещаются миллионы тонн грунта и т. д. Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений (в том числе удобрений) изменяются свойства почвы и почвообразовательные процессы, потенциальное плодородие, снижается технологическая и питательная ценность сельскохозяйственной продукции и т. д.

Большинство ученых считают, что образование пустынь Ближнего Востока связано с вырубкой лесов и неразумным использованием пастбищ. В. А. Ковда, анализируя многочисленные публикации и доклады по данному вопросу, пришел к выводу, “что учащение засух, усиление недородов, гибель растительности и разрушение почв на значительных территориях связаны между собою, связаны с общей тенденцией аридизации суши и усилены отрицательными последствиями ошибочной деятельности человека”¹.

Нарушение почвенных процессов в результате неправильной эксплуатации почвенного покрова приводит к усиленному разрушению почв. Различают несколько типов разрушения почвы: ветровое (дефляция), эрозионное, техническое и ирригационное (разновидность эрозии). Самая распространенная и наиболее опасная, наносящая наибольший ущерб почвам, — эрозия. Она выражается в размыве почвы, смыве ее талыми, дождевыми и ливневыми водами. Обычно эрозия возникает на наклонных поверхностях. Во время весеннего снеготаяния размыв почвы наблюдается даже при крутизне склона 1-2°. Чем круче склон, тем интенсивнее эрозия.

В первую очередь, смываются наиболее плодородные верхние слои почвы. Смыв достигает огромных размеров. По данным Ludson (1973), благодаря вызванной человеком ускоренной эрозии ежегодно сносится речной водой до 24 •10⁹ т/год земли. Усилению губительного действия эрозии способствуют уничтожение лесов, особенно в горах и на склонах, разрушение дернины. Особенно способствует развитию эрозии неправильная обработка склонов большой крутизны — продольное направление вспашки.

Размыв почв нередко сопровождается образованием оврагов. В некоторых районах овраги занимают значительные территории.

Ирригационная эрозия развивается при нарушении правил полива на орошаемых землях. Развевание верхних горизонтов почвы сильными ветрами называется дефляцией. При дефляции почва теряет самые мелкие частицы, а вместе с ними важнейшие для плодородия химические вещества. Развитию дефляции способствует уничтожение растительности на территории с недостаточной атмосферной увлажненностью, неумеренный выпас скота, сильные ветры. Дефляции больше всего подвержены супесчаные, а также плодородные карбонатные черноземы. Во время сильных бурь частицы почвы могут с больших площадей уноситься на значительные расстояния. По данным М. L. Jackson (1973), на планете ежегодно до 500 млн. т пыли попадает в атмосферу. Из истории известно, что пыльные бури разрушали незащищенные почвы огромных сельскохозяйственных территорий Азии, Южной Европы, Африки, Южной и Северной Америки, Австралии. В настоящее время они становятся национальным или региональным бедствием многих государств. Потери почв от дефляции в наиболее катастрофические годы достигают 400 т/га. В США в 1934 г. в результате разразившейся бури в районах распаханных прерий Великой равнины около 200 млн. га пашни были превращены в бросовые земли, 50 млн. га резко снизили свое плодородие. В погоне за прибылью от продажи зерна были распаханы пастбища и залуженные склоны. И это моментально сказалось на устойчивости почв от развеивания. Потери урожая на таких почвах сегодня составляют 50-60%. Аналогичные явления встречаются повсеместно. Так, Африка к югу от 30° ю. ш. ежегодно теряет от эрозии и дефляции до 1,7 млн. га. На 60-80% эродированы пастбища Средиземья, Атласа, Альп. Наиболее интенсивна эрозия в горных безлесных густозаселенных странах.

Дефляция представляет опасность для всех районов Казахстана. Особенно черные бури возникают в северных областях Казахстана при скорости ветра 10-12 м/с, но наибольшей силы они достигают при скорости ветра 15-20 м/с.

В южных областях Украины наиболее опустошительная пыльная буря была в апреле 1928 г., когда пострадало около 400 тыс. км² земель от Дона до Днепра. Скорость ветра достигала 10 м/с. Он выдул почву в отдельных местах до глубины 12 см. Эта буря унесла с полей 15 млн. т почвы.

В 1960 г. на Северном Кавказе и Южной Украине со значительной площади бурей был снесен слой почвы толщиной 7-10 см, а в Запорожье погибла часть озимых посевов. Частицы почвы были отнесены на огромные расстояния — в районы Белоруссии, Западной Украины, Румынии и Болгарии.

Почвы разрушаются под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Борьба с разрушением почвы включает комплекс мероприятий, требующих серьезного научного и инженерно-экономического обоснования для каждого конкретного региона.

Основное значение имеет устранение причин, вызывающих разрушение.

Серьезную проблему для современного земледелия представляет засоление почв. В естественных условиях почвы засоляются через грунтовые воды, насыщенные солями. Если грунтовые воды расположены на небольшой глубине, в жарких и засушливых районах они поднимаются по почвенным капиллярам и испаряются. На поверхности почвы остаются все растворенные до этого в воде соли. Если грунтовые воды лежат на достаточно большой глубине, то даже в засушливых зонах почва не всегда подвергается засолению.

Наибольшую опасность в земледелии представляет вторичное засоление орошаемых почв. Современные оросительные системы, за немногим исключением, строятся и функционируют без гидроизоляции. В результате грунтовые воды, поднимаясь вверх (иногда со скоростью 0,5-2 м/год и более), подтопляют поверхность почвы и при отсутствии хорошего естественного дренажа (свободного оттока грунтовых вод) вызывают заболачивание и засоление земель. Заболачивание и вторичное засоление орошаемых земель практически приобрело повсеместный характер. Засоление почв при орошаемом земледелии наблюдается во всех странах Ближнего и Среднего Востока — от Афганистана до Марокко и Сенегала, в орошаемых районах Австралии, США, Мексики. Вторичное засоление распространено в Индии и других странах Азии. Поданным ФАО, не менее 50% площади орошаемых земель значительно засолено. В результате человечество потеряло многие миллионы ранее плодородных земель.

Почва — среда обитания многочисленных низших животных и микроорганизмов, в том числе бактерий, плесневых грибков, вирусов и др. Большинство почвенных микроорганизмов - сапрофаги; они живут и размножаются в почве и не приносят вреда животным организмам. В почве обитают постоянно или временно и так называемые патогенные (греч. pathos — страдание, genos — рождение) — болезнетворные микроорганизмы, возбудители инфекционных болезней. Некоторые из них (главным образом постоянные обитатели почвы) образуют спору — плотную оболочку, обеспечивающую им высокую устойчивость по отношению к различным неблагоприятным факторам внешней среды: высокой температуре, высыханию, давлению, отсутствию питательных веществ. Попав в благоприятные условия, споры приобретают первоначальную форму.

Группу спорообразующих бактерий принято называть клостридиями. Накопилось достаточно данных о том, что клостридии не только обладают способностью продолжительное время сохраняться в почве в виде спор, но и размножаться в ней в вегетативный период своего существования. К патогенным бактериям относятся возбудители таких опасных инфекционных заболеваний, как сибирская язва, газовая гангрена, столбняк, ботулизм и др. Возбудители этих болезней в некоторых почвах остаются жизнеспособными многие десятилетия. Человек заражается ими непосредственно при обработке почвы, уборке урожая, строительных работах и т. п. К числу наиболее опасных болезней человека и животных относится сибирская язва. Возбудитель сибирской язвы — сибиреязвенная палочка, попадая с мочой и испражнениями больных животных в почву, образует спору и в таком состоянии может сохраняться годами, особенно в каштановых и черноземных почвах. Животные, поедая корм, загрязненный этой палочкой, заражаются сибирской язвой. Заражению поверхностных слоев почвы на пастбищах могут способствовать земляные работы в неблагополучной по сибирской язве местности (при мелиоративных работах, строительстве и т. д.). Человек заражается сибирской язвой, как правило, при контакте с больными или павшими животными (при уходе за ними, убое, снятии шкур и др.), через продукты и сырье, полученные от больных животных (мясо, шерсть, шкура), а также при непосредственном соприкосновении с почвой.

Особую опасность для человека представляет столбнячная палочка. Столбнячная палочка обнаруживается в почве в разных географических районах. Заражение человека происходит через поврежденную кожу или слизистую при контакте с загрязненной почвой. В прошлом особенно часто столбняк регистрировали среди солдат во время военных действий. В мирное время заболеваемость столбняком встречается главным образом среди жителей сельской местности.

В почвах встречается также спороносная палочка — возбудитель ботулизма - тяжелого пищевого отравления. При изучении почв некоторых районов Кавказа, Азовского и Каспийского морей, Приморского края, Дальнего Востока и Ленинграда она обнаружена в среднем в 9% проб, у берегов озера Балхаш и в Армянской ССР - в 33% проб. Из почвы она может попасть на овощи, ягоды, фрукты, рыбу, грибы и другие продукты и при благоприятных анаэробных условиях из споры переходит в вегетативную форму, продуцирующую токсин (яд). По силе действия на организм человека и животного он превосходит все другие бактериальные токсины и химические яды. Ботулизм регистрируется во многих странах мира — США, Канаде, Франции, Японии, России, Казахстане и др.

Анализ случаев заражения ботулизмом на территории Казахстана показывает, что в основном они связаны с продуктами домашнего приготовления: рыбой соленой и вяленой, грибами, консервированными в герметически закрытых банках, консервами овощными и фруктовыми.

Почва — источник заражения человека газовой гангреной. Это тяжелое заболевание, характеризующееся быстро распространяющимся отеком тканей и их омертвением. Она возникает при проникновении спор гангренозной палочки в поврежденные ткани вместе с загрязненной почвой, обрывками одежды, обуви и другими предметами. Газовую гангрену могут вызывать несколько видов клостридий. Чаще в почве встречаются клостридии перфрингенс типа А. Эти микробы, по данным различных авторов, встречаются в каждом образце почвы. Попадая в рану, они при благоприятных условиях размножаются в тканях и продуцируют токсин, который и вызывает омертвение и другие тяжелые признаки заболевания.

Из временных микроорганизмов, обитающих в почве, большую группу составляют возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры), бруцеллеза, туляремии, чумы, коклюша и др. Они попадают в почву только при определенных условиях (с выделениями больных, с нечистотами и др.). Нельзя сказать, что почва — благоприятная среда для их обитания. В их гибели большую роль наряду с недостатком питательных веществ, не всегда оптимальными влажностью и температурой почвы играет антагонизм между различного рода почвенными микроорганизмами. Не находя подходящих условий для своего развития, патогенные для человека и животных неспороносные бактерии погибают обычно относительно быстро. Однако некоторые из них, особенно в загрязненной почве, сохраняются продолжительное время: возбудители брюшного тифа, паратифов и холеры остаются жизнеспособными от нескольких суток до трех месяцев; бруцеллеза — от нескольких суток до пяти месяцев, туляремии — от нескольких суток до двух месяцев и т. д. Энтеровирусы — возбудители полиомиелита и некоторых кишечных заболеваний вирусного происхождения — выживают в почве от 25 до 170 дней.

Обычно заражение человека кишечными инфекциями происходит через загрязненные овощи. Однако наибольшую опасность имеет вторичное загрязнение подземных и поверхностных вод. Атмосферные осадки, попадающие на загрязненную почву и проходящие через нее, выносят микрофлору, в том числе и возбудителей заразных болезней, из поверхностных слоев в нижележащие грунтовые воды и загрязняют их. С ливневыми водами возбудители могут попасть в водоемы.

Для человека определенную опасность представляют отдельные виды актиномицетов, вызывающих поверхностные и глубокие микозы, а также микобактерии — возбудители туберкулеза, проказы, и дифтерии человека. Сроки выживаемости этих микроорганизмов в почве значительны: для палочек туберкулеза - от нескольких дней до 15 месяцев, для дифтерийной палочки - от нескольких дней до двух-трех недель.

Почва может служить местом развития, а при определенных условиях и инфицирования мух. Весь цикл развития мухи связан с почвой. Самка мухи откладывает яйца обычно в местах гнилостных отбросов и нечистот. Цикл развития до окрыленной мухи происходит в земле и сухих отбросах. В них же в зимний период многие мухи сохраняются как во взрослом состоянии, так и в стадии личинок. Значение мух в распространении кишечных и других инфекций убедительно доказано. Муха переносит заразное начало как на поверхности своего тела, на лапках и хоботе, так и в кишечнике. Многие возбудители кишечных инфекций сохраняются в жизнеспособном состоянии на поверхности тела мухи до двух суток, а в кишечнике еще больше.

Особенно велика роль почвы в распространении гельминтозов —группы паразитарных (инвазийных) болезней, вызываемых внедрением в организм человека червей-паразитов: — гельминтов. В зависимости от цикла развития гельминты по принятой классификации подразделяются на три вида: геогельминты, биогельминты и контактные гельминты. Соответственно и заболевания, вызываемые этими видами червей, называются геогельминтозами, биогельминтозами и контактными гелъминтозами. К первой группе относятся гельминты (аскариды, власоглавы и др.), одна из стадий развития которых проходит в почве (дозревание яиц до инвазионной стадии). Так, взрослые аскариды - круглые черви длиной 15-20 см — живут в тонком кишечнике человека, где их количество может достигать нескольких десятков. Самки, в этот период ежесуточно откладывают в просвет кишечника до 2500 яиц, которые вместе с испражнениями попадают в почву. Для человека они становятся заразными после развития из них личинки. Зрелые яйца (с развившейся личинкой) могут лопасть в организм человека через загрязненные руки, а чаще при употреблении загрязненных овощей и ягод. К этой группе гельминтов относятся анкилостомозы, (кривоголовка двенадцатиперстная, кривоголовка американская). Почва служит субстратом, на котором из яиц вылупляются личинки. Заражение человека происходит при активном внедрении личинок через кожу с загрязненной почвой, а также через загрязненную воду, овощи и т. д. Очаги анкилостомоза могут возникать в глубоких шахтах горнорудной и угольной промышленности. Личинки анкилостом собак и кошек, попавшие на кожу человека после развития в почве, вызывают иногда длительно протекающие заболевания - дермотиты.

Ко второй группе гельминтов относятся свиной и бычий цепни (солитеры). Они имеют очень сложный цикл развития. Из кишечника человека яйца гельминтов попадают в почву, оттуда - в корм крупного рогатого скота и свиней. В кишечнике этих животных они превращаются в личинки, которые с током крови разносятся по всему телу и поселяются главным образом в мускулатуре. Человек, употребляя без достаточной термической обработки говядину или свинину, заражается личиночной стадией гельминтов.

На здоровье человека может оказывать определенное влияние химический состав почвы. Еще академик В. И. Вернадский обратил внимание на значение для живых организмов некоторых микроэлементов почвы. Многочисленными исследованиями в нашей стране и за рубежом твердо установлено, что многие из них оказывают существенное влияние на рост и развитие растений, на состояние и функции организма животных, в том числе и человека.

Биохимические процессы, происходящие в земной коре, и процессы образования и обмена химических элементов в организме взаимосвязаны как отдельные этапы круговорота вещества в природе, как процессы взаимного обмена, обусловливающие жизнь.

В составе организмов обнаружено 47 постоянно присутствующих химических элементов. На них приходится от 0,4 до 0,6% живой массы. К числу достаточно изученных относятся медь, кобальт, цинк, марганец, иод, молибден, селен, фтор, стронций, бор, кадмий, ванадий. Микроэлементы — биогенные химические элементы, играющие роль катализаторов в развитии растений, особенно в процессах усвоения азота и фотосинтеза. Установлено, что при добавлении к кормам животных необходимых микроэлементов у них отмечается усиление роста. Отсутствие того или другого микроэлемента сопровождается специфическими признаками его недостаточности. Так, недостаток меди при некотором избытке молибдена и сульфатов приводит к возникновению эндемической атаксии животных.

Велико значение микроэлементов в организме человека. В состав крови человека входит 24 элемента, женского молока — около 30 (медь, цинк, кобальт, кремний, мышьяк и др.). Однако количество биогенных элементов в различных средах человеческого организма нельзя считать окончательно установленным. Микроэлементы входят в состав некоторых важных желез внутренней секреции - щитовидной, поджелудочной, половых и др. Так, цинк входит в состав щитовидной железы, гипофиза, семенников и яичников; кобальт — поджелудочной и щитовидной желез. Имеется основание полагать, что микроэлементы оказывают существенное влияние на функцию эндокринных желез. Микроэлементы входят в состав многих химических комплексов организма, таких, как соединение металлов с белками, различные ферменты, дыхательные пигменты, гормоны и некоторые витамины. Они участвуют в промежуточных процессах обмена веществ.

Микроэлементы поступают в организм человека с растительной и животной пищей, отчасти с водой, по схеме: почва — растение — организм животного. Уровень обеспеченности растительных и животных организмов микроэлементами зависит от содержания их прежде всего в почве. Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит к недостатку или избытку их не только у травоядных, но и плотоядных животных, а также в организме человека, влечет за собой ослабление или усиление синтеза биологически активных веществ, в состав которых входят микроэлементы, нарушение процесса промежуточного обмена веществ, возникновение заболеваний. Заболевания, связанные с недостатком или избытком микроэлементов, получили название эндемических (от греч. endemos — местный). Районы, в которых обнаруживаются отклонения в развитии растений и животных, регистрируются эндемические заболевания, связанные с местными геохимическими особенностями, А. П. Виноградов назвал биогеохимическими провинциями.

Известны биогеохимические провинции, бедные иодом (западные области Украины), бедные кобальтом и медью (Прибалтийские республики, Ярославская область) и др. Низкий уровень иода в почве ведет к низкому содержанию его в растениях и подземных водах, а следовательно, и в пищевом рационе населения. Недостаток иода служит причиной возникновения зобной болезни и кретинизма. Недостаток кальция при избытке стронция в питьевой воде и продуктах питания является, как полагают, причиной уровской болезни Кашина-Бека. Низкое содержание кобальта в почве — причина возникновения дисфункции обменных процессов у рогатого скота и овец. Недостаток содержания в почве и питьевой воде фтора приводит к кариесу зубов. При содержании фтора в питьевой воде выше 1,3 мг/л у человека и животных зубы поражаются “пятнистой эмалью”. При этом заболевании нередко поражается костная система организма (флюороз). В некоторых зарубежных странах в последние годы получило распространение эндемическое заболевание детей раннего возраста - метгемоглобинемия, вызываемая избытком в воде солей азотной кислоты.

Для борьбы с эндемическими заболеваниями в горных районах с йодной недостаточностью в рацион населения вводится специальная иодированная соль. В местностях с недостатком фтора в плановом порядке проводится фторирование воды и т.д.

Наряду с естественным неравномерным распространением тех или других химических элементов в современных условиях в огромных масштабах происходит и искусственное перераспределение их. Выбросы промышленных предприятий и объектов сельскохозяйственного производства, рассеиваясь на значительные расстояния и попадая в почву, создают новые сочетания химических элементов. Из почвы эти вещества в результате различных миграционных процессов могут попадать в организм человека (почва — растения — человек, почва — атмосферный воздух —человек, почва — вода — человек и др.). С промышленными твердыми отходами в почву поступают всевозможые металлы (железо, сталь, медь, алюминий, свинец, цинк) и другие химические загрязнения, в том числе микроэлементы, органические и неорганические соединения. Примером могут быть так называемые кислые дожди, образующиеся при избытке в воздухе оксидов серы, поступающих в атмосферу при сжигании минерального сырья.

Почва обладает способностью накапливать радиоактивные вещества, поступающие в нее с радиоактивными отходами ядерных, энергетических и других реакторов, регенерационных установок “горячих” лабораторий, медицинских, научно-исследовательских учреждений, использующих радиоизотопы, а также с атмосферными радиоактивными осадками после ядерных испытаний. Из радиоактивных изотопов наибольшую опасность представляют Sr и Cs с длительными периодами полураспада (соответственно 28 и 30 лет). Радиоактивные вещества включаются в пищевые цепи и поражают живые организмы. Поражение организма может быть как индивидуальным (например, развитие злокачественных новообразований), так и генетическим, представляющим потенциальную опасность для здоровья будущих поколений.

К числу химических соединений, загрязняющих почву, относятся и канцерогенные вещества — канцерогены. В настоящее время под канцерогенами подразумевают химические, физические и биологические вещества, которые играют существенную роль в возникновении опухолевых заболеваний у животных организмов. Наиболее широко распространены такие канцерогены, как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). В эту группу входят до 200 агентов, в том числе бенз(а)пирен (БП), 7-12-диметилбенз(а)антрацен, дибенз(а)антрацен, 3,4-бензфлуорантен и другие, обладающие высокой канцерогенностью. Наиболее известный и активный ее представитель — БП., который принято считать индикатором группы ПАУ.

Основные источники загрязнения почвы канцерогенными веществами — выхлопные газы самолетов, автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций, котельных и т. д. В почву канцерогены поступают из атмосферы вместе с крупно- и среднедисперсными пылевыми частицами, при утечке нефти или продуктов ее переработки и др. Канцерогенные вещества обнаруживаются в почве повсеместно, однако интенсивность загрязнения ими колеблется в значительных пределах. Это зависит от мощности источника загрязнения, расстояния от него исследуемой территории, направлении ветра и других факторов.

Обнаружение БП и других полициклических ароматических углеводородов в пробах, отбирающихся на территории, где отсутствовали какие-либо источники канцерогенов, дало основание предположить, что их наличие обусловлено не только деятельностью человека. Исследования, проведенные Л. М. Шабада, позволили определить “фоновый” уровень канцерогенных углеводородов в почве и других объектах внешней среды сельскохозяйственных районов, где отсутствуют источники загрязнения этими веществами. Знание фонового уровня имеет большое практическое значение для оценки загрязненности почвы канцерогенными углеводородами.

Определенную роль в возникновении фонового уровня канцерогенных загрязнений играют вулканические извержения. По сделанным подсчетам вулканы выбрасывают за год около 3х10⁹ т вулканического пепла, 0,04% которого (около 1 млн. т) составляют органические соединения. Из общего числа органических соединений третья часть падает на углеводороды. Вулканический пепел в зависимости от силы извержения выбрасывается на высоту от 1,до 5 км и более и с потоками воздуха переносится на большие расстояния. Так, в 1883 г. при извержении вулкана Кракатау (Индонезия) мельчайшие вулканические пылинки облетели вокруг Земли два раза. В 1956 г. при извержении вулкана Безымянный на Камчатке высота выброса достигла 45 км, а пепел был разнесен на десятки тысяч километров. В застывшей вулканической массе обнаруживали канцерогенные углеводороды.

Удельный вес природных канцерогенных веществ в почве невелик и не представляет реальной угрозы для человека. Основная опасность загрязнения почвы связана с глобальным загрязнением атмосферы.

Таким образом, в связи с развитием научно-технической революции взаимосвязь человека и почвы усложняется, и это следует учитывать при планировании мероприятий по охране почвы.

 

 

⇐ Предыдущая25262728293031323334Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: