Значення та функції грунтового покриву

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Серед складових біосфери, які оточують людину, особливе місце займає літосфера. Під дією фізичних, хімічних і біологічних факторів у природі з неорганічних геологічних порід і залишків органічного світу утворився природний зовнішній покрив землі - грунт.

Грунт являє собою комплекс мінеральних і органічних частинок, заселених великою кількістю мікроорганізмів. Мінеральними компонентами грунту є дрібні частки материнських гірських порід. Органічна частина складається з рослинних і тваринних організмів та їх залишків, які перебувають на різних стадіях розкладання. Серед них велике значення мають стійкі гумінові речовини.

Особливу роль в утворенні грунту відіграють мікроорганізми. їх у грунті надзвичайно багато. На глибині 50 см загальна маса бактерій у грунті досягає 7 тонн на 1 га. Вони розкладають органічні рештки рослинного і тваринного походження аж до утворення безпечних для людей азотовмістних солей, гумінованих речовин (добрива), синтезують білкові речовини.

Ґрунти є основою для одержання врожаю сільськогосподарських культур, вони є першоджерелом всіх матеріальних благ: харчових продуктів, лісоматеріалів, тощо. Тому ґрунти являють собою незамінний природний ресурс і головним завданням діяльності людини є підтримка здатності ґрунтів до самовідновлення в процесі ґрунтоутворення.

Грунтовий покрив являє собою самостійну складну специфічну біологічну оболонку земної кулі, що огортає сушу материків і мілководдя морів та озер. Педосфера (грунтовий покрив) знаходиться в безперервній взаємодії з іншими оболонками планети, бере участь у складних процесах обміну й перетворення енергії й речовини на земній кулі та відіграє велику загально-планетарну (глобальну) роль. Грунт виконує глобальні та соціально-економічні функції. Ось найголовніші глобальні функції грунту:

1) забезпечення життя на Землі. Грунт - це наслідок життя й одночасно умова його існування. Грунт - середовище й умова існування рослинності, тварин і мікроорганізмів. Він забезпечує потреби вищих рослин у живленні, створює таким чином ту біомасу, яка використовується тваринами, мікроорганізмами, людиною;

2) забезпечення постійної взаємодії великого геологічного та малого біологічного кругообігу (циклів) речовин на земній поверхні. Життя й грунтотворні процеси на Землі продовжуються мільярди років. За цей час у земній корі сформувались потужні товщі осадових відкладів морського й континентального походження. Потрапляючи на поверхню землі, первинні гірські породи вивітрюються, у верхній частині кори вивітрювання формуються грунти, акумулюючи елементи живлення живих організмів. Вони захоплюються з грунту рослинами і через ряд трофічних циклів повертаються назад у грунт, що і є малим біологічним кругообігом речовин. З грунту елементи частково виносяться опадами в гідрографічну сітку, у Світовий океан, де дають початок утворення нових осадових порід, які можуть або вийти знову на поверхню, або метаморфізуватись. Це і є великий геологічний кругообіг;

3) регулювання хімічного складу атмосфери й гідросфери. О, С, N, Н у різній формі беруть участь у синтезі органічної речовини рослинами, складно перетворюючись у грунті, особливо під впливом грунтової фауни й мікроорганізмів. Газова фаза грунтів знаходиться в стані постійної взаємодії з атмосферним повітрям, віддаючи в нього СО2, NH3, NO, N2, H2S, метан, водяні пари, поглинаючи гази й особливо - О2. Кругообіг води на земній кулі охоплює як важливу ланку і грунтову вологу. Грунтовий покрив отримує атмосферну вологу й через випаровування та транспірацію віддає її в атмосферу. Водні властивості грунту визначають у великій мірі процеси руху води, її стік і випаровування. Поверхневий стік і грунтові води є основними джерелами живлення рік, морів, океанів. З водою в них надходять мінеральні та гумусові речовини. Отже, хімізм рік пов'язаний з хімізмом грунтового покриву;

4) регулювання біосферних процесів, зокрема щільності життя на Землі, шляхом динамічного відновлення грунтової родючості;

5) акумуляція активної органічної речовини й пов'язаної з нею хімічної енергії на земній поверхні. Грунтовий покрив є важливою умовою фотосинтетичної діяльності рослин, які акумулюють колосальну кількість сонячної енергії, зв'язаної у масі рослинної органічної речовини. Рослинність наземних грунтів акумулює в рік ~0,5·1015 кВт год енергії шляхом фотосинтезу (В.А.Ковда, 1973). Система грунт - рослина - тварина в житті людства є, і ще тривалий час буде головним постачальником трансформованої енергії Сонця.

1. Основні джерела забруднення грунтів

У зв'язку з науково-технічним прогресом значно зросло забруднення грунту екзогенними хімічними і радіоактивними речовинами, які містяться в викидах в атмосферу та інших відходах промисловості, електростанцій, транспорту. Важливим джерелом забруднення грунту стали стійкі пестициди, які використовуються у сільському І лісовому господарствах. Впливають на природний хімічний склад грунту і мінеральні добрива.

Мігруючи з грунту в мігруючи з грунту в середовища, які контактують з ним, екзогенні хімічні речовини через харчові продукти, воду та іншими шляхами можуть впливати на організм і здоров'я людини.

Від фізико-хімічних властивостей грунту залежить формування складу підземних вод. Заболоченість грунту або високе стояння рівня ґрунтових вод робить клімат місцевості нездоровим і може бути причиною появи надлишкової вологості у будинках.

Потрапляння шкідливих речовин з грунту в організм людини можна схематично представити у вигляді таких біологічних ланцюжків (контактів):

1. Грунт-людина. Частіше при ручній праці в сільському господарстві.

2. Грунт - атмосферне повітря - людина. У результаті розпаду органічних речовин утворюються метан, аміак, сірководень тощо, які можуть змінювати природний склад повітря, грунту і впливати на хімічний стан атмосфери.

3. Грунт - підземні води-людина. Хімічні речовини (добрива, отрутохімікати, промислові відходи), що знаходяться в грунті можуть потрапляти у підземні води,, із зливовими і талими водами мігрувати на великі відстані і з питною водою поступати в організм людини.

4. Грунт - відкрита водойма-людина. Зливовими і талими водами хімічні речовини змиваються з прилеглих територій у водойму, звідти під час купання або вживання води через рот або шкіру проникають в організм людини.

5. Грунт-відкрита водойма-риба-людина. Хімічні речовини, що потрапили у водойму, акумулюються рибою, яка вживається людиною.

6. Грунт -- рослинні продукти харчування-людина. Через кореневу систему хімічні речовини з грунту потрапляють у рослини, які вживаються людьми у їжу.

7. Грунт - рослини - тварини - людина. Рослини спочатку вживаються тваринами, а продукти тваринного походження - людиною.

Літосфера забруднюється рідкими і твердими забруднюючими речовинами і відходами. Встановлено, що щорічно на одного жителя Землі утворюється одна тонна відходів, зокрема більш 50кг полімерних, важко розкладаних. Джерела забруднення грунту можуть бути класифіковані таким чином:

Житлові будинки і комунально-побутові підприємства. У складі забруднюючих речовин цієї категорії джерел переважають побутове сміття, харчові відходи, будівельне сміття, відходи опалювальних систем, предмети домашнього ужитку, що прийшли в непридатність, і т.ін. Все це збирається і вивозиться на звалища. Для крупних міст збір і знищення побутового сміття на звалищах перетворили на важковирішувану проблему. Просте спалювання сміття на міських звалищах супроводжується виділенням отруйних речовин. При спалюванні таких предметів, наприклад, хлорсодержащих полімерів, утворюються сильно токсичні речовини - діоксиди. Не дивлячись на це, останніми роками розробляються способи знищення побутового сміття спалювання. Перспективним способом вважається спалювання такого сміття над гарячими розплавами металів.

Промислові підприємства. У твердих і рідких промислових відходах постійно присутні речовини, здатні надавати токсичну дію на живі організми і рослини. Наприклад, у відходах металургійної промисловості зазвичай присутні солі кольорових важких металів. Машинобудівна промисловість викидає в навколишнє природне середовище ціаниди, з'єднання миш'яку, берилія; при виробництві пластмас і штучних волокон утворюються відходи, що містять фенол, бензол, стирол; при виробництві синтетичних каучуків в грунт потрапляють відходи каталізаторів, некондиційні полімерні згустки; при виробництві гумових виробів в навколишнє середовище поступають пилоподібні інгредієнти, сажа, які осідають на грунт і рослини, відходи резінотекстільних і гумових деталей, а при експлуатації шин - зношені покришки, автокамери і ободниє стрічки, що вийшли з ладу. Зберігання і утилізація зношених шин в даний час є ще невирішеними проблемами, оскільки при цьому часто відбувається сильні пожежі, які дуже важко гасити. Ступінь утилізації зношених шин не перевищує 30% від загального їх об'єму.

Транспорт. При роботі двигунів внутрішнього згорання інтенсивно виділяються оксиди азоту, свинець, вуглеводні, оксид вуглецю, сажа і інших речовин, що осідають на поверхню землі або поглинаються рослинами. У останньому випадку ці речовини також потрапляють в грунт і залучаються до круговороту, пов'язаного з харчовими ланцюгами.

Сільське господарство . Забруднення грунту в сільському господарстві відбувається унаслідок внесення величезних кількостей мінеральних добрив і отрутохімікатів.

Через частий обробіток землі розпилюється поверхня ґрунту. Один трактор "Беларусь", працюючи на сухих полях, здіймає 13--14 тонн пилу на кожному гектарі, що і без пилових бур призводить до зносу мільярдів тонн родючого шару ґрунту щорічно.

Ґрунти також забруднюються відпрацьованими газами тракторів, комбайнів, автомобілів, мастилами та пальним, які з них виливаються під час роботи на полях. У ґрунти потрапляють і техногенні забруднення від промислових підприємств -- сульфати, окиси азоту, важкі метали та інші сполуки.

2. Вплив забруднення грунтів на здоров'я людини

У людини досить складні і неоднозначні взаємовідносини з ґрунтами. Ґрунти і в природних умовах не належать до вічних (як хімічні елементи) об'єктів. 30 років тому середній вміст гумусу у ґрунтах складав 3,5%. Невміле і незбалансоване внесення добрив, використання пестицидів, розміщення просапних культур на схилах та інші помилки призвели до втрат орної землі та зниження середнього вмісту гумусу до 3 %. Що правда позитивним моментом останніх років слід вважати зменшення відведення орних земель на несільськогосподарські потреби. Якщо за кожні 5 років на початку 60-х років воно перевищувало 120 тис. га, то за останні п'ятирічку існування СРСР -- майже втричі менше. Загалом в Україні розорано 55 % землі, це у тричі перевищує рівень США і вдвічі -- Англії.

Основними джерелами забруднення ґрунтів є “велика і мала промисловості, транспорт він яких у ґрунти через атмосферу потрапляють пил, сажа і величезна кількість кислот. Від кислих дощів страждають не лише озера, де вимирає все, що не може жити у водному розчині кислоти. Дуже знижується і родючість полів та луків. Мінеральні солі впливають не лише на біоту ґрунту, але й на сам гумус, який втрачає частину осадоутворюючих елементів (Mg, Ca, K тощо) і разом з мікроелементами типу заліза чи марганцю легко вимивається з ґрунту.Не слід забувати, що вугільний попіл з ТЕЦ є своєрідним концентратом сполук кількох елементів серед яких є уран і германій. Випадання пилу з року в рік на одні і тіж самі поля рано чи пізно підвищить їх вміст до рівня , який буде перевищувати ГДК. Використання бензину з домішками свинцю призвело до того, що в Україні забруднення свинцем прилеглих до автомобільних доріг смуг таке, що плоди яблунь та груш, які там ростуть отруєні свинцем.

2.1 Застосування пестицидів і їх наслідки для здоров'я людини

Назва пестициди походить від латинського слова pestis, що означає чума. Пестицидами у наш час називають велику групу речовин переважно штучного походження, які використовують для знищення чи великого пригнічення небажаних для людини видів рослин чи живих істот. Пестициди -- це узагальнюючий термін, тому дуже поширені назви вужчих груп:

Інсектициди -- створені для знищення шкідливих комах;

Гербіциди -- використовують для пригнічення росту бур'янів на полях культурних рослин;

Нематоди -- застосовують проти чер'яків із цієї групи;

Фунгіциди -- антигрибкові речовини.

До числа отрутохімікатів відносять речовини, різні за своїм хімічним складом: фосфорорганічні сполук, хлорорганічні сполуки, ртутьорганічні, препарати, що містять мідь, біологічні препарати.

Екологами встановлені наступні особливості сучасних хімічних засобів захисту рослин:

1. Крім знищення шкідливих комах чи рослин, хімічні засоби обов'язково шкодять їх природним ворогам чи багатьом іншим нешкідливим видам.

2. Метою винищення через застосування пестицидів є лише 0,2 % усіх видів біосфери, а шкідливий ефект від них поширюється на всі 100 % видів і на людину. Це обумовлено тим, що повний ККД (коефіцієнт корисної дії) пестицідів лежить у межах 0,1-1%, отже у найкращому випадку шкідники з'їдають лише соту частину отрути (а частіше -- лише 1/500 чи 1/1000), решта дістається нейтральним чи корисним види і довго отруює довкілля

3. Чимало пестицидів мають дуже тривалий час напіврозпаду у воді й ґрунті (12 років у ДДТ, до 20 -- у деяких інших). Можливо, що у підземних горизонтах він ще довший через малий вплив біологічних процесів.

4.Пестициди відносяться до сполук, які здатні накопичуватися при проходженні вздовж трофічного ланцюга. Зокрема, якщо концентрація ДДТ у воді становить - 0,02 частин, то у водній рослинності -- 0,04, у травоїдних тварин (дрібна риба) -- 10, у хижаках 1 порядку (крупна риба)-- 50. Спалах емоцій шведів та інших європейців викликало у 1965 р. дев'ятсотразове перевищення встановлених ВООЗ припустимих норм вмісту решток пестицидів на основі ртуті у тканинах впольованих у лісосмугах фазанів.

Небезпека цих речовин для людини зумовлюється гонадотоксичною, ембріотропною, тератогенною (вади розвитку плода) діями, мутагенною (зміни в хромосомах), канцерогенною дією. Потрапляючи у питну воду і продукти харчування, пестициди викликають порушення діяльності центральної нервової, серцево-судинної та інших систем організму, аномалії новонароджених та зниження опірності імунної системи.

Ступінь токсичності пестицидів визначається ступенем леткості, проникнення через шкіру, здатністю до накопичення в організмі (кумуляції), ступенем і швидкістю знешкодження і виділення з організму.

Наприклад за ступенем токсичності розрізняють такі фосфорорганічні сполуки: отруйні (метафос, тіофос), які через високу токсичність заборонені до використання у сільському господарстві; високотоксичні (фосфамід), середнього ступеня токсичності (хлорофос, карбофос), малотоксичні (авенін).

Разом з тим накопичені за останнє десятиріччя наукові дані свідчать про те, що ґрунт відіграє активну роль у виникненні та поширенні багатьох інфекційних захворювань.

Основними джерелами потрапляння збудників цих захворювань у ґрунт є теплокровні тварини, у травному каналі яких вони розмножуються. Домашні тварини та птахи великою мірою заражені збудником правця (26-64%) і екскременти широко інфікують ґрунт. Завдяки епідеміологічним та експериментальним дослідженням накопичено чимало матеріалів, які свідчать про провідну роль ґрунту в епідеміології сибірки.

Одним із основних чинників, які зумовлюють територіальну приуроченість захворюваності, є характер ґрунту. Сприятливі умови для збереження активності ґрунтових осередків сибірки є в чорноземних ґрунтах: найбільш активні осередки розміщені у місцевостях з підвищеною вологістю та заболоченістю, в заплавах рік або поблизу струмків. Захворюваність людей через безпосередній контакт із забрудненим ґрунтом реєструється у 4,7-15% випадків.

Суттєве значення має ґрунт як опосередкований чинник у поширенні кишкових інфекцій, насамперед, дизентерії, тифо-, паратифозних захворювань та гельмінтів. Не розмножуючись, ці збудники можуть довгий час зберігатися в ґрунті, не втрачаючи патогенних властивостей від декількох днів до 3 років і більше

Терміни виживання патогенних мікроорганізмів кишкового сімейства у ґрунті залежить від таких чинників, як кліматичні умови, тип, агресивність, окультуреність ґрунту. Відомо, що легкі за механічним складом ґрунти самоочищаються швидше, ніж важкі, оскільки в них енергійніше проходять процеси розпаду та мінералізації. Забруднені ґрунти південних регіонів країни за умови достатньої вологості самоочищаються скоріше, ніж аналогічні ґрунти північних районів. Наведені дані відносно збудників ботулізму, сибірки, газової гангрени показують, що поведінка їх в ґрунті (терміни виживання, здатність до розмноження) зумовлюються як біологічними особливостями збудників, так і фізико-хімічними та мікробіологічними характеристиками ґрунтів і кліматичними чинниками (температура, вологість, інсоляція та ін.). Найбільш сприятливими і відповідно найбільш заразними є чорноземні ґрунти лісостепової та степової зон. Таким чином, розробляючи профілактичні заходи, спрямовані на ліквідацію сибірки, ботулізму, необхідно враховувати не тільки епідеміологічні дані, а й ландшафтно-ґрунтові та кліматичні умови конкретної території.

3. Самоочищення грунтів

Самоочищення грунту - це елемент великого кругообігу речовин на планеті, складний процес, який залежить від фізичних властивостей грунту, його структури і хімічного складу. Різні викиди, в тому числі виділення людей і тварин, рештки рослин, тварин, потрапивши в грунт, піддаються певним перетворенням, пов'язаним з процесами самоочищення грунту. Органічні речовини при цьому знешкоджуються. У процесі самоочищення бере участь велика кількість мікроорганізмів. Внаслідок їх життєдіяльності відбувається мінералізація нечистот, гною, трупів тварин до неорганічних солей, води, діоксиду вуглецю, які потім вживаються рослинами.

Мікроорганізми, зокрема патогенні, відмирають, вода випаровується чи проникає в глибші шари грунту, газ надходить у повітря, а мінеральні речовини залишаються в гумусі. До чинників, які сприяють відмиранню мікроорганізмів і яєць гельмінтів, відносять бактеріофаги й антибіотики, які наявні у ґрунті, сонячну радіацію, температуру ґрунту. Так, внаслідок дії сонячної радіації, висихання ґрунту яйця аскарид на його поверхні гинуть протягом 5 днів, хоча на глибині 2,5-10,0 см вони зберігають свою життєздатність протягом року.

Самоочищенню грунту сприяє контакт органічних решток з повітрям (аерація), а також оранка, перекопування чи інші методи зрихлення. Недостатня кількість повітря або надлишок органічних речовин уповільнюють самоочищення, і розкладання органічних речовин проходить з утворенням смердючих газів, які забруднюють атмосферу. Це необхідно враховувати при виборі методу ліквідації забруднень, що утворюються в процесі життя і діяльності людини. Кінцевим продуктом самоочищення ґрунту є гумус. Гумус -це перегній, який містить органічні речовини, але не загниває, не виділяє газів з неприємним запахом, не принаджує мух і гризунів, є безпечним в епідемічному відношенні і широко використовується як добриво в городництві й квітковому господарстві тощо.

Самоочищення ґрунту - це складний процес, що залежить від фізичних властивостей ґрунту, її будови й хімічного складу. Але головна роль у цьому процесі належить мікроорганізмам. Забруднення (органічного характеру), що потрапило в ґрунт, під впливом мікроорганізмів розкладає й перетворюється у воду, вуглекислий газ, мінеральні солі й гумус. Мінералізація органічних речовин здійснюється у два етапи: аммонификацией і нітрифікацією

Мінералізація органічних речовин може відбуватися в аеробні ( при доступі кисню) і анаэробных умовах ( при відсутності або недостатній кількості кисню). При цьому органічні речовини розкладають ферментами, виділюваними мікроорганізмами й грибами. В анаэробных умовах відбувається гниття й шумування органічних речовин з виділенням смердючих газів (аміаку, сірководню, метану). Орання або перекопування ґрунту сприяє аерації й прискорює її самоочищення

При аммонификации відбувається розщеплення органічних речовин до аміаку і його з'єднань, патогенні мікроорганізми і яйця гельмінтів гинуть.

Вуглеводи при цьому розпадаються на воду й вуглекислоту, жири - на гліцерин і жирні кислоти, які потім розпадаються також на воду й вуглекислоту, сірка білків перетворюється в сірководень, а самі білки, завдяки протеоштическим процесам, в амінокислоти, аміак. Потім процес самоочищення ґрунту переходить у другий етап мінералізації нітрифікацію, яка здійснюється за допомогою ґрунтових аеробних мікроорганізмів, виділених росіянином ученим С. Н. Виноградским,- В. nitro-somonas і В. nitrobacter. Перші окиснять аміак, що вийшов на першому етапі мінералізації, до азотистої кислоти, останні - азотисту кислоту в азотну. У такий же спосіб окисняться й інші продукти розпаду білків. У підсумку в ґрунті утворюються з'єднання (нітрати, сульфати, фосфати), які використовуються в харчуванні рослин. У ґрунті відбуваються не тільки процеси розпаду органічних речовин, але і їх синтезу, у результаті яких утворюється гумус (перегній). Гумус являє собою темну, багату органічними речовинами масу, що не містить патогенних мікроорганізмів, що й не видає смороду. Повільно розкладаючи, він віддає рослинам необхідні живильні речовини, підвищуючи в такий спосіб родючість ґрунту.

грунт забруднення пестициди самоочищення

Висновок

Перед вченими і практиками виникає низка актуальних завдань щодо санітарної охорони грунту. Основні з них такі:

1) охорона грунту від забруднення побутовими викидами та відходами, які є шкідливими для здоров'я людини через вміст у них патогенних мікроорганізмів, яєць гельмінтів, комах - переносників інфекційних хвороб;

2) гігієнічна оцінка методів збирання, вивезення, знешкодження та утилізації промислових, сільськогосподарських і побутових викидів та відходів;

3) розробка й уніфікація методів дослідження з нормування та гігієнічної оцінки вмісту шкідливих речовин у грунті та деякі інші. Розв'язати завдання можна на основі аналізу результатів наукових досліджень у цій галузі та розроблення якісно нових принципів і методів оцінки ступеня забруднення та самоочищення грунту й організації проведення санітарного нагляду.

Вирішуючи такі санітарно-епідеміологічні питання, як вибір території для будівництва населених пунктів, полів зрошення, розміщення санаторно-курортних, лікувальних, дитячих та інших установ, враховують характеристику грунтового покриття, оскільки грунт прямо та опосередковано впливає на умови життя і здоров'я населення. Тому, незважаючи на те, що грунт є предметом вивчення фахівців медичного профілю, останні враховують і беруть на озброєння досягнення спеціалістів-грунтознавців.

У вивченні процесів забруднення та самоочищення грунту важливе значення має склад і властивості грунту. Під час дослідження рівня неінфекційних захворювань на окремих територіях враховують вміст у грунті низки мікро- та макроелементів. Але всі фізико-хімічні властивості грунту вимагають значних поправок, якщо не враховується жива речовина, що місить ся в ньому. Вивчення мікробного світу грунту є одним із завдань мікробіологів та агробіологів.

Таким чином, ґрунт має велику здатність инактивировать шкідливі речовини, що попадають у неї, і патогенні мікроорганізми за рахунок фізико-хімічних процесів, мікробіологічного розкладання, поглинання вищими рослинами й ґрунтовою фауною, тобто бере активну участь у процесах самоочищення. При цьому більшу роль відіграє механічний склад ґрунту. Так, у грубозернистому ґрунті процеси самоочищення протікають більш енергійно внаслідок більшого припливу кисню, необхідного для окиснення органічних речовин, що втримуються в грунті.

Список літератури

1. Загальна гігієна та основи екології. Підручник. - К., 2002.

2. Основи екології / За ред. Коваленко С.І. - К., 2000.

3. http://www.zachystemisto.te.ua/

4. http://www.hygiene-science.com/

Размещено на Allbest.ru