Основи екології - Олійник Я.Б. - 5.4.2. Основні причини погіршення якості земельних ресурсів

Порушення (руйнування) ґрунтів є складним комплексом антропогенних і природних процесів зміни фізико-хімічних та механічних характеристик ґрунту. Як правило, першопричиною порушення фунтів е процеси, ініційовані діяльністю людини (наприклад, механічна обробка ґрунтів, трансформація шарів землі в будівництві, переущільнення ґрунтів внаслідок руху транспорту, випасу худоби, забруднення ґрунтів та ін.). Наслідки цих первинних змін можуть багаторазово посилюватися під впливом природних чинників - вітру, дощових потоків тощо. Тобто ґрунт є дуже складною і вразливою системою, що формувалася протягом століть, але може бути зруйнована неправильними діями людини за лічені роки, місяці і навіть дні.

Найбільш руйнівно на ґрунти впливає ерозія, тобто процес захоплення частинок ґрунту та їх винесення водою або вітром. Ерозія ґрунтів (від лат. erosio - роз'їдання) - процес руйнування верхніх, найбільш родючих шарів ґрунту і підстильних порід під впливом природних і антропогенних чинників. Внаслідок ерозії ґрунт може втрачати родючість доти, доки не перетвориться на пустелю, тобто поступово відбувається процес спустелення. Залежно від переваги тих чи інших факторів, які впливають на хід ерозійних процесів, розрізняють декілька форм ерозії.

Водна ерозія виявляється у змиванні верхнього шару ґрунту або розмиванні його у глибину під впливом талих, дощових і поливних (іригаційних) вод. Вона починається, як правило, з крапельної ерозії, тобто дії падаючих дощових крапель, які розбиваються об ґрунт, внаслідок чого шари ґрунту забиваються мулистими фракціями, зменшується водопроникність і посилюється поверхневий стік і змив ґрунту. Коли вода стікає поверхнею, вона підхоплює частинки ґрунту. Таке рівномірне їх вимивання називається площинною ерозією. Якщо внаслідок такого вимивання утворюється багато дрібних русел, ерозію називають струминною, а якщо декілька великих - яружною, або лінійною, ерозією. Виділяють ще іригаційну ерозію, яка виникає в умовах неправильно організованого зрошення на схилових землях, коли на лінії течії поливної води є схили, здатні до розмивання. Розвиток водної ерозії тісно пов'язаний з рельєфом місцевості; як правило, руйнування ґрунтів починається на схилах крутизною 1-2°.

Механічна (агротехнічна) ерозія зводиться до переміщення ґрунту під час його механічного обробітку. Побічним наслідком може бути систематичне зрушення ґрунту вниз по схилу під час оранки; надзвичайно небезпечною є механічна обробка ґрунтів уздовж схилу, тому що після глибокої оранки дощ, вітер і гравітаційні сили можуть зруйнувати землю за лічені місяці (а у випадку сильного дощу - навіть за годину може утворитися яр). Під час оранки упоперек схилу внаслідок неповного перевертання скиби спостерігається осипання землі схилом униз. Ґрунт на схилах частково переміщується вниз і під час культивації, боронування, сівби.

Транспортна ерозія є наслідком порушення рослинності транспортними засобами; особливо відчувається в пустелі і тундрі. Рослинний покрив виконує суто ґрунтозахисну роль, чим краще він розвинений, тим слабше виявляється ерозія. Корені рослин міцно скріплюють ґрунтові частинки і перешкоджають змиву, розмиву та розвіюванню ґрунту. Крім цього, рослини беруть на себе ударну силу дощових крапель, оберігаючи тим самим структурні окремості ґрунту від руйнування дощовими краплями або ослаблюючи їх дію. Густа рослинність різко сповільнює швидкість поверхневого стоку, сприяючи кращому поглинанню води, а також затримує ґрунтові частки, які змиваються з верхніх частин схилів.

Пасовищна ерозія полягає в механічному руйнуванні та переміщенні ґрунту копитами тварин на схилах балок внаслідок збільшення навантаження на обмежену площу пасовища. Відбувається, як правило, через ослаблення трав'яного покриву під впливом витоптування чи виїдання тваринами.

Технічна, або технологічна, ерозія відбувається під час добування відкритим і підземним способами різних корисних копалин, засипання ґрунту шаром будівного сміття під час будівництва житлових та промислових об'єктів, використання ґрунту для прокладання транспортних шляхів тощо. Будівельна ерозія спричиняється порушенням трав'яного покриву будівельними роботами будь-якого типу.

Вітрова ерозія (дефляція, видування) відбувається внаслідок перевідкладення ґрунтових частинок повітряними потоками; виникає за умови сильних вітрів, які видувають ґрунт. Інтенсивність видування ґрунту значною мірою залежить від його гранулометричного складу і вмісту в ньому гумусу. Зокрема, на ґрунтах супіщаного гранулометричного складу вітрова ерозія починається проявлятися при швидкості вітру 3-4 м/с, на легкосуглинкових - 4-б, на важкосуглинкових - 5-7 і на глинистих - 7-8 м/с. Інтенсивність вітрової ерозії зростає зі збільшенням сили вітру.

Розрізняють зони дефляції, звідки видувається ґрунт, і зони акумуляції, де він нагромаджується. У зоні акумуляції на суглинкових ґрунтах утворюються наносні ґрунти, а під час розвіювання пісків відкривається похований під ними ґрунт. Розрізняють два типи вітрової ерозії: повсякденну дефляцію і пилові бурі. Повсякденну дефляцію спричинюють вітри навіть малих швидкостей (5 м/с), відбувається вона повільно і непомітно, переважно на піщаних, супіщаних і карбонатних ґрунтах. За цього виду дефляції може спостерігатись оголення насіння, загорнутого у ґрунт, а також пошкодження молодих сходів рослин. Найсильніше повсякденна дефляція виявляється на схилах, не захищених лісосмугами. Пилові, або чорні, бурі - найактивніший і найшкідливіший вид дефляції. Такі бурі виникають під впливом сильного вітру (зі швидкістю понад 12-16 м/с) і можуть поширюватись на великі території, знищуючи посіви та зносячи багато родючого ґрунту. Пил, що підіймається під час бур на значну висоту, може переноситися на великі відстані.

Хімічна ерозія є наслідком нагромадження у ґрунтах окремих хімічних компонентів (мінеральних добрив, отрутохімікатів тощо), які руйнують структуру ґрунту.

За ступенем вияву ерозію ґрунтів поділяють на нормальну і прискорену. Нормальна, або геологічна, ерозія виявляється у природних умовах (без втручання людини) і відбувається повільніше, ніж формування профілю ґрунту під час процесів ґрунтоутворення. Вона спостерігається на цілинних землях, у лісах, на луках і, як правило, не призводить до утворення еродованих ґрунтів. Прискорена, або антропогенна, ерозія виникає внаслідок нераціональної господарської діяльності людини і відбувається інтенсивніше, ніж процеси ґрунтоутворення. Вона призводить до утворення еродованих ґрунтів і навіть до повного їх руйнування. При цьому втрати компонентів ґрунту не компенсуються та відбувається різке зниження його родючості. Руйнування відбувається у сотні і навіть тисячі разів швидше, ніж за нормальних (природних) ерозійних процесів. У природних умовах родючість постійно підтримується завдяки тому, що взяті рослинами речовини знов повертаються у ґрунт з опадом, мінералізуються та збагачують його. За умов сільськогосподарського використання у ґрунт повертається лише незначна частина біомаси, решта ж збирається з урожаєм. Дуже сильно виснажує ґрунт вирощування монокультур. Розвитку ерозії також сприяє знищення лісів, яке позбавляє ґрунт захисного шару.

Крім того, однією з найвагоміших причин, що призводять до ерозії та спустелення, є надмірний випас худоби, так званий перевипас. Він характеризується тим, що трава з'їдається швидше, ніж може відновлюватися; результатом є оголення ґрунту та дія на нього ерозії. У середньому ґрунт формується зі швидкістю приблизно 12,5 т/га у рік, що дорівнює його шару товщиною близько 0,4 см. Отже, він може витримати ерозію такої ж швидкості, залишаючись у стані рівноваги. На жаль, сьогодні для переважної більшості ґрунтів цей баланс порушений.

Шкода, яку завдає ерозія ґрунтів, надзвичайно велика і дуже різноманітна. Насамперед еродований ґрунт втрачає значну кількість гумусу. Доведено, що із змиванням кожного сантиметра гумусового горизонту потенційна врожайність зерна знижується на 0,5-2,0 ц/га, а із втратою 1 т гумусу запаси корисної енергії у ґрунті зменшуються на 0,9-1,1 кДж/га. В еродованих ґрунтах істотно знижується вміст макро- і мікроелементів, особливо марганцю і міді. Лінійна водна ерозія зменшує площу орних земель внаслідок розвитку ярів, замулювання ґрунтів на заплавах, ставках, водоймищах, руслах річок, зрошувальних каналах тощо.

Небезпека водної ерозії полягає не лише у зниженні родючості орного горизонту, а й у замулюванні річок, ставків, водойм, заплавних земель. Цей вид ерозії поширений на схилах, переважно розораних, і найбільш небезпечний у гірських ландшафтах, де знищено лісовий покрив. Дуже небезпечною є яружна ерозія, ліквідувати яку можна лише залісненням та будівництвом спеціальних гідротехнічних споруд. Під час річкової ерозії внаслідок швидкої течії води зноситься ґрунт з дна річок і незакріплених берегів. Щоб запобігти цьому, треба оберігати лісові насадження в прирусловій смузі, закріплювати береги за допомогою спеціальних гідротехнічних засобів.

Отже, збереження ґрунту, рослинного покриву і вологи тісно пов'язані між собою. Рослинність переводить поверхневий стік вологи у внутрішньоґрунтовий і тим самим сприяє кращому збереженню і використанню вологи, нормалізує гідрологічний режим водних артерій, перешкоджає виникненню ерозійних процесів. У районах з малопорушеним рослинним покривом руйнівна дія водної ерозії незначна. Вітрова ерозія поширена там, де немає перешкод для сильних вітрів і немає природного рослинного покриву, що захищає поверхневі шари ґрунту, розораного на великих площах.

Оскільки ерозія є тим найбільшим руйнівником ґрунтів, від якого залежить ґрунтово-земельний потенціал багатьох країн, у світі здійснюється комплекс заходів із запобігання ерозії та боротьби з нею. Ці заходи умовно поділяють на чотири групи: організаційно-господарські, агротехнічні, гідротехнічні та лісомеліоративні.

Організаційно-господарські заходи передбачають використання ґрунтів лише зважаючи на їх придатність для тих чи інших цілей. Вони мають забезпечувати протиерозійну організацію території і впровадження ґрунтозахисних сівозмін, а також обґрунтоване обмеження випасу. Ця група включає профілактичні та спеціальні заходи.

Профілактичні заходи передбачають заборону (частково або повністю): використання авіації для внесення добрив і обробки пестицидами; застосування легкорозчинних отрутохімікатів та мінеральних добрив; розорювання земель та знищення деревно-чагарникової або трав'янистої рослинності на ерозійно небезпечних ділянках; внесення добрив на сніговий покрив і мерзлий ґрунт; складування добрив на полях тощо. Спеціальні заходи передбачають раціональну (з погляду екології) організацію території і комплексне водорегулювання у межах водозабору.

Протиерозійні агротехнічні заходи сприяють підвищенню поглинальної здатності ґрунту, його стійкості до розмивання та видування, послаблюють поверхневий стік і переводять його у внутрішньоґрунтовий. Для цього всі види обробітку проводять паралельно горизонталям місцевості (так зване контурне землеробство), впоперек схилу насипають валки ґрунту 15-25 см заввишки, проводять снігозатримання, щілювання і кротування ґрунту, обробіток плоскорізами, терасування схилів, застосування органічних та мінеральних добрив, вузькосмужний посів тощо.

Забороняється розорювання схилів крутизною понад 7° (крім ділянок для залуження, залісення та здійснення ґрунтозахисних заходів). На схилах крутизною від 3 до 7° обмежується розміщення просапних культур, чорного пару тощо. Для боротьби з водною або вітровою ерозією з успіхом застосовують мульчування ґрунтів. Матеріалом для мульчі може бути стерня, післяжнивні та післязбиральні рештки, стружка, тирса, спеціальний папір, пластмасова плівка тощо.

Протиерозійні гідротехнічні заходи забезпечують повне або часткове затримання поверхневого стоку, запобігають концентрації водних потоків, що викликають водну ерозію. Гідротехнічні споруди для боротьби з ерозією ґрунтів застосовують у тих випадках, коли інші заходи не дають належного ефекту. Вони створюються у комплексі з протиерозійними насадженнями. Для перехоплення зливових вод споруджуються спеціальні колектори, які відводять поверхневий стік. У руслах річок, де швидка течія води руйнує береги, використовують берегоукріплювальні бетонні плити, блоки тощо.

Для поліпшення мікрокліматичних умов, затримання снігу та боротьби з вітровою ерозією важливе значення мають агролісомеліоративні та лукомеліоративні заходи. Велику роль полезахисного лісорозведення у боротьбі із засухою та ерозійними процесами відзначав ще В.В. Докучаєв. Урожайність зернових на захищених лісосмугами полях підвищується на 2-3 ц/га. Щоб зменшити руйнівну дію зливових і талих вод на полях, які прилягають до балок і ярів, створюють прибалкові і прияружні лісові смуги. Яружні системи заліснюються кущовими породами, які своїм корінням захищають ґрунт від дальшого розмивання. Захисна роль лісів, особливо на гірських схилах, дуже важлива, її не можна замінити жодними гідротехнічними спорудами.

Крім ерозії, серед найбільш істотних причин погіршення якості земельних ресурсів можна виділити вторинне засолення ґрунтів. Вторинне засолення ґрунтів є наслідком зрошування земель в умовах посушливого клімату і пов'язане з підйомом мінералізованих ґрунтових вод до земної поверхні. Такий підйом відбувається внаслідок порушення водного балансу територій фільтраційними водами тоді, коли водний баланс перебуває на межі через слабку дренованість території. Ґрунтові води, що залягають неглибоко від земної поверхні і містять солі, починають при цьому інтенсивно випаровуватися, внаслідок чого ґрунт насичується надмірною кількістю водорозчинних солей. Більшість річок, води яких використовуються для зрошування, мають мінералізацію 0,2-0,5 г/л. Нині їх мінералізація зросла у 10 разів, що й призвело до збільшення обсягів вторинного засолення. Проблеми засолення ґрунтів і вод посилюються застосуванням мінеральних добрив.

Вторинне засолення ґрунтів може відбуватися і за відносно глибокого залягання підґрунтових вод, коли волога при поливі проникає до глибини залягання материнської засоленої породи і розчиняє солі, які піднімаються до поверхні у вигляді розчину і випадають при випаровуванні вологи. Засолення і осолонцювання зрошувальних земель - це фактори, що обмежують родючість ґрунтів і перешкоджають їх інтенсивному використанню у сільськогосподарському виробництві. Засолення ґрунтів є однією з форм забруднення ґрунтів і визначається як підвищення вмісту в ґрунті легкорозчинних солей (карбонату натрію, хлоридів, сульфатів). Ґрунти вважаються засоленими, якщо містять більше 0,1 % ваги токсичних для рослин солей або 0,25 % солей у щільному залишку.

Є різні методи і прийоми меліоративного поліпшення солонцевих ґрунтів: агротехнічні, хімічні та комплексні. Ефективним прийомом поліпшення властивостей зрошуваних засолених ґрунтів є хімічна меліорація за допомогою фосфогіпсу і застосування його разом з органічними добривами. На зрошуваних засолених ґрунтах застосовують також інший кальцієвий меліорант - кальцієву селітру. Однак меліорація цих ґрунтів потребує насамперед такого радикального засобу, як осушення за допомогою дренажу. Тільки після зниження рівня підґрунтових вод до глибини, що перевищує критичну межу, можливі їх хімічна меліорація і окультурення.

Негативний вплив засоленості на врожайність сільськогосподарських культур можна певною мірою зменшити, висіваючи більш солестійкі культури - цукрові й кормові буряки, гірчицю, кавуни; середньостійкі - пшеницю, жито, ячмінь, просо, овес, картоплю, помідори, гарбузи, редьку; слабостійкі - кукурудзу, огірки, редиску, горох, боби.

Отже, якщо узагальнити сказане вище, то можна назвати такі основні заходи боротьби із вторинним засоленням ґрунтів:

- правильний раціональний обробіток ґрунту для підтримки його грудкувато-зернистої структури;

- правильний режим зрошування з раціональною організацією витрачання води з метою запобігання її втратам;

- різні меліоративні заходи (створення дренажних сіток, хімічна меліорація тощо).

Ще однією серйозною причиною погіршення якості земельних ресурсів є підтоплення земель. Підтоплення земель - це процес збільшення природної вологості ґрунтів понад 80 % повної їхньої вологоємності, що відбувається під впливом примусового підйому рівня ґрунтових вод до зони аерації. До підтоплення призводить не тільки бездумне спорудження водосховищ. Значна частина підтоплених земель утворюється внаслідок порушення норм поливу при зрошенні, витоку води у зрошувальних мережах, технічної недосконалості проектів зрошення. Особливо інтенсивно підтоплення відбувається у перші 2-3 роки після початку функціонування зрошувальної системи.

Серед причин підтоплення можна виділити такі основні:

- спорудження водосховищ та ставків, що спричиняє підпір рівня ґрунтових вод і зниження природної дренованості території;

- порушення природного стоку на забудованих територіях;

- втрати води у системах водопостачання та водовідведення (до 20-40 % загального обсягу водокористування);

- незадовільне функціонування чи повна відсутність у населених пунктах зливової мережі та інших систем водовідведення;

- зрошення орних земель без відповідного дренажу;

- виведення з експлуатації вугільних шахт та кар'єрів шляхом повної ліквідації або часткового затоплення гірничих виробок;

- скорочення площ лісових насаджень.

Чимало земель виявляються підтопленими внаслідок створення котлованів, траншей та інших земляних споруд. У них накопичуються поверхневі та дощові води, які потім з'єднуються з підземними, проникають у породи, викликають їх обводнювання та підвищують рівень ґрунтових вод. Крім цього, до підтоплення можуть призвести і різні земляні роботи, за яких створюються насипні об'єкти (насипи, відвали). У насипних ґрунтах створюються сприятливі умови для конденсації водяної пари; крім того, такі об'єкти можуть перешкоджати природному стоку поверхневих вод і фактично вести до виникнення штучних джерел водозбору. Підтопленню також сприяє порушення структури верхнього шару ґрунту внаслідок зняття рослинного покриву, викорчовування кореневої системи. Поверхневі ґрунти втрачають свій природний захисний шар, що призводить до збільшення кількості вологи в породах через кращу проникність поверхневих ґрунтів і до збереження вологи у породі внаслідок відсутності її транспірації рослинністю. Якщо процеси стійкого підтоплення земель тривають досить довго, відбувається їх заболочування.

Для боротьби з підтопленням розроблено комплекс заходів і прийомів, насамперед такі:

- відведення поверхневих вод у зонах підтоплення, проведення меліоративних робіт;

- розчищення русел річок, підтримання необхідного рівня їх дренажної спроможності;

- створення контурно-меліоративної системи території, яка передбачає диференційоване використання земель залежно від рельєфу і ґрунтово-екологічних умов;

- збільшення лісистості до оптимальних меж;

- здійснення агротехнічних протиерозійних заходів із запобігання замулюванню водних джерел продуктами ерозії;

- створення та упорядкування водоохоронних зон і прибережних захисних смуг;

- залуження і створення лісових насаджень у прибережних захисних смугах, схилах, балках та ярах;

- інженерно-технічне облаштування окремих ділянок берегової зони для забезпечення безпечного проживання і господарської діяльності населення та запобігання ризику небезпечних екзогенних процесів унаслідок експлуатації водосховищ та підпору рівня ґрунтових вод;

- упровадження нормованого водокористування на основі планування водозберігаючих поливних режимів, урахування умов дренованості території;

- розроблення науково обґрунтованих водозберігаючих норм та режимів поливу;

- здійснення природоохоронних заходів на особливо небезпечних накопичувачах промислових відходів і стоків підприємств;

- здійснення екологічно безпечної ліквідації гірничих виробок тощо.

Небезпечним явищем, що також призводить до погіршення якості земельних ресурсів, є процес, прямо протилежний підтопленню, - висушування. Висушуванням земель називають процес появи у літологічному профілі повітряно-сухих ґрунтів і зниження їх природної вологості до показника менше ніж 60 % повної вологоємності. Висушування призводить до зниження родючості ґрунту, сприяє розвитку ерозійних процесів. Його негативний вплив на сільськогосподарські землі починається при зниженні рівня ґрунтових вод до позначки 1,8 м. Причинами висушування земель можуть бути гірничі роботи, які супроводжуються утворенням западин і балок, а також недоліки у меліоративному проектуванні.

До висушування земель можуть призводити регулювання стоку рік та збільшення глибини водойм, що інтенсифікує підземні стоки і тим самим спричиняє зменшення обводнювання. Ще однією причиною можливого висушування є вирубка лісових насаджень, що активізує процеси випаровування з поверхні, а отже, і зниження рівня ґрунтових вод.

Одним з найбільш негативних наслідків діяльності людини, що спричинює погіршення якості земельних ресурсів, є антропогенне забруднення ґрунтів. Забруднення ґрунтів є наслідком техногенної міграції різних хімічних елементів, а основними забруднювачами - метали та їх сполуки, радіоактивні елементи, добрива та пестициди. Оскільки самоочищення ґрунтів практично не відбувається або швидкість його дуже мала, токсичні речовини накопичуються, що призводить до поступової зміни хімічного складу ґрунтів. Потім токсичні речовини потрапляють в організми тварин і людей. Забруднення ґрунтів - це процес привнесення та виникнення у ґрунті нових, зазвичай нехарактерних для нього, фізичних, хімічних чи біологічних агентів або перевищення за певний час середнього багаторічного природного рівня (у межах його найбільших коливань) концентрації названих агентів. Забруднення ґрунтів відбувається тоді, коли у ґрунт потрапляють різні хімічні речовини, відходи сільськогосподарського і промислового виробництва, комунально-побутових підприємств у обсягах, які перевищують їх звичайну кількість, необхідну для участі в біологічному кругообігу ґрунтових екологічних систем.

У результаті діяльності людини утворюються відходи і викиди - продукти різних технологічних процесів: метали, металоїди, хімічні речовини (кислоти, солі, основи), мул станцій з очищення відходів, мінеральний пил, зола, хімічний шлам, шлаки, скло, кераміка і т. д. До них також належать відходи і викиди внаслідок будівництва, благоустрою населених пунктів тощо. Виявлено, що у випадку забруднення ґрунтів промисловими викидами відбувається виділення вуглекислоти протягом усього вегетаційного періоду, а отже, й послаблення інтенсивності біологічних процесів. Про це свідчать зміни чисельності мікроорганізмів у разі забруднення ґрунтів та ослаблення їх ферментативної активності.

Унаслідок забруднення ґрунтів фенольними сполуками змінюється їх структура, руйнуються деякі мінерали, що негативно впливає на життєдіяльність ґрунтової мікрофлори і рослин, на ферментативну активність ґрунтів і їх родючість. Ґрунти забруднюються з атмосфери за рахунок як природних, так і антропогенних джерел. Наприклад, теплоенергетичні станції є джерелом забруднення ґрунтів вугільним пилом, золою, димом і деякими токсичними твердими частинками, газами (SO2, SO3, Н2S, NO2), деякими миш'яковими і фтористими сполуками, циклічними вуглеводами; чорна металургія - рудним і залізистим пилом, оксидами заліза, марганцю, золою, сажею, сполуками свинцю; транспорт - вуглеводнями, натрієм, свинцем, вугільним пилом, золою тощо.

З атмосфери отруйні речовини потрапляють на ґрунт і проникають у нього безпосередньо або з опадами. Вони забруднюють ґрунт і рослинну продукцію, знижують урожай і викликають навіть руйнування екосистем. Останніми роками у багатьох країнах великою проблемою є кислотні дощі, пов'язані з викидами в атмосферу сірчаної та азотної кислот. Кислотні дощі, з одного боку, призводять до вимивання з ґрунту поживних елементів, а з іншого - до підкислення, яке, у свою чергу, впливає на розчинність поживних елементів, а також на ріст і на життєдіяльність мікроорганізмів у ґрунті.

За масштабами забруднення та силою впливу на біологічні об'єкти серед забруднювальних речовин особливе місце посідають важкі метали. Найчастіше ґрунт забруднюється такими важкими металами, як залізо, марганець, мідь, цинк, молібден, кобальт, ртуть, свинець, кадмій та ін., які відомі під назвою мікроелементів, оскільки необхідні рослинам у невеликих кількостях. У високих концентраціях вони викликають забруднення ґрунтів, шкідливо впливають на агроекосистеми. Токсична дія важких металів може бути як прямою, так і опосередкованою. Небезпека, яку створює забруднення важкими металами, посилюється ще й повільним виведенням їх із ґрунту.

Забруднення ґрунтів важкими металами негативно позначається на життєдіяльності живих організмів. У тих випадках, коли концентрація важких металів (за винятком молібдену і селену) у ґрунті перевищує допустимі межі, їх токсичність можна блокувати шляхом зміни рН ґрунту до нейтральної або слабо-лужної реакції, застосовуючи вапнування кислих ґрунтів, вносячи вапнякові матеріали. Крім того, для зниження концентрації важких металів рекомендується плантажна оранка на 40- 50 см з винесенням на поверхню нижніх горизонтів ґрунтів, які містять менше важких металів. До радикальних заходів боротьби із забрудненням ґрунтів належить видалення поверхневого забрудненого шару ґрунту, нанесення незабрудненого шару не менше ніж 30 см, який би виключав переміщення металів із ґрунту у рослини. Можливе також застосування деяких рослин, які осаджують і знешкоджують надлишок важких металів у ґрунті.

До агротехнічних прийомів боротьби із забрудненістю ґрунтів важкими металами належать вапнування і внесення органічних добрив. Завдяки вапнуванню вдається у декілька разів зменшити вміст свинцю в сільськогосподарських культурах, які вирощують на забруднених ґрунтах. Вапно найбільш ефективне на ґрунтах, забруднених кадмієм. Високою здатністю до детоксикації характеризуються гній, торф, компости, а також цеоліти. Велику роль у локалізації важких металів відіграють зелені насадження. Насаджування уздовж автомагістралей суцільної смуги з глоду і клена польового знижує вміст свинцю в овочах, які вирощують у зоні впливу автострад, на 30-50 %. Є й багато біологічних методів, наприклад, вирощування рослин, які слабо реагують на надлишок важких металів у ґрунті або не вживаються ні тваринами, ні людиною. Найбільш забруднені ділянки необхідно відводити під заліснення і вирощування декоративних рослин.

Перехід на індустріальні й інтенсивні технології, тобто застосування високих доз мінеральних добрив і хімічних засобів захисту рослин супроводжується забрудненням ґрунту баластними речовинами (хлоридами, сульфатами), накопиченням отрутохімікатів у ґрунтах і підґрунтовних водах. Причиною забруднення стають також відпрацьовані гази тракторів, комбайнів, автомобілів, мастила та пальне, які витікають під час роботи на полях, а також техногенні викиди промислових підприємств - сульфати, оксиди азоту, важкі метали, радіонукліди. Сильно забруднюють ґрунти техногенні викиди промислових підприємств.

Сильними забрудниками також є радіоактивні речовини, найбільш небезпечні з яких - елементи з тривалим періодом розкладу, наприклад, 137Сs (50 років) і 90 Sr (27 років). Потенційними джерелами радіоактивного забруднення можуть бути аварії або нещасні випадки на атомних установках. Проте іонізуюче випромінювання космічних елементів у природі існувало завжди; також земна кора містить багато радіоактивних елементів, які постійно випромінюють радіацію.

Радіоактивні елементи у ґрунті мігрують переважно двома шляхами. Перший зумовлений переміщенням їх у результаті господарської діяльності людини, а другий - фізико-хімічними властивостями ґрунту й окремих ізотопів. Істотне значення у цьому процесі мають: форма сполук, у яких перебувають радіонукліди, наявність у ґрунті іонів, близьких за хімічними властивостями до радіоізотопів, рН середовища, кількість опадів та деякі ґрунтово-кліматичні умови. Так, із крутих схилів радіонукліди разом з частин ґрунту можуть зноситися поверхневими стоками і накопичуватися у низинах та водних джерелах. У ґрунті, особливо в його верхньому горизонті, концентруються радіоактивний стронцій і цезій, звідки можуть потрапляти у рослинні й тваринні організми.

Ґрунти можуть забруднюватися екскрементами тварин, у т. ч. птахів, незважаючи на те, що завдяки високому вмісту органічної речовини, а також поживних елементів (фосфор, калій, мікроелементи) ці екскременти здавна вважалися цінним добривом. Внесення їх у надмірних кількостях, тобто у дозах, які перевищують потреби рослин, веде до порушення механізму перетворення і може погіршити властивості ґрунту (водопроникність, вологоємність, вміст кисню та ін.), а отже і родючість ґрунту. Одночасно з основними поживними елементами, що містяться в екскрементах тварин, можуть нагромаджуватись у токсичних концентраціях й інші сполуки, які негативно впливають на ґрунт і життєдіяльність мікроорганізмів та рослини.

Значну небезпеку серед забруднювачів ґрунтів становлять пестициди. Пестициди (від лат. pestis - зараза і caedo - убиваю) - це токсичні речовини, їх сполуки або суміші речовин хімічного чи біологічного походження, призначені для знищення, регуляції та припинення розвитку шкідливих організмів, внаслідок діяльності котрих уражаються рослини, тварини і люди. Ці хімічні засоби призначені для боротьби із шкідливими комахами (інсектициди), хворобами (фунгіциди), бур'янами (гербіциди) та ін. До пестицидів також належать речовини для передзбирального видалення з рослин листя (дефоліанти) і для підсушування рослин (десиканти). Застосування пестицидів спрямоване насамперед на зменшення кількості шкідливих організмів і підвищення врожайності сільськогосподарських культур. Але внаслідок хімічних обробок гине багато корисних видів, зникнення яких може призвести до значних змін у характері функціонування агроекосистеми загалом. Під впливом пестицидів, що надходять у агрофітоценози, може змінюватися видовий склад шкідливих комах і кліщів, при цьому на зміну одних шкідливих організмів приходять інші.

Отже, одним з негативних наслідків застосування пестицидів є ймовірність порушення наявної рівноваги чисельності видів у конкретних популяціях. Водночас, як свідчить багаторічна практика, застосування пестицидів у світі є елементом сучасних технологій вирощування сільськогосподарських культур, без яких неможливо одержати необхідні продукти харчування. Незважаючи на це, систематичне застосування пестицидів у землеробстві призводить до того, що вони стають постійним екологічним чинником. Також пестициди здатні мігрувати у профілі ґрунту і тим самим створювати небезпеку забруднення ґрунтових вод. Отже, через застосування пестицидів у природному середовищі відбуваються глибокі негативні зміни.

У процесі вирішення питання ефективного і безпечного для навколишнього середовища застосування пестицидів реалізуються різні підходи. Постійно удосконалюють асортимент пестицидів за рахунок включення до них менш токсичних препаратів, розробляють і впроваджують нові технології, які дозволяють знизити вміст залишків недостатньо "екологічних" за своїми характеристиками пестицидів та їх негативний вплив на агрофітоценози, тварин та людей. Найбільш перспективними щодо удосконалення асортименту можуть бути органічні сполуки фосфору, похідні аліфатичних карбонових кислот тощо. Для захисту ґрунту від забруднення змінюють також способи застосування пестицидів. Останнім часом значно збільшилася кількість пестицидів у формах емульсії і змочуваних порошків, якими обприскують рослини, а також препаратів у вигляді гранул.

Сучасне землеробство базується на широкому використанні мінеральних добрив як основного засобу підвищення родючості ґрунту і одержання високих урожаїв сільськогосподарських культур. Проте надмірне, недостатньо обґрунтоване їх використання призводить до забруднення ґрунту, а також накопичення їх у продовольчих товарах, кормах, поверхневих і підґрунтових водах. Враховуючи це, потрібен чіткий контроль за правильним їх використанням. Наприклад, застосування добрив можна регламентувати санітарно-гігієнічними й агротехнічними нормативами, нормою добрив на одиницю площі, співвідношенням поживних елементів для окремих культур, строками і способами внесення тощо.

Для запобігання нагромадження нітратів у рослинах азотні мінеральні добрива треба вносити частинами у чіткій відповідності до потреб сільськогосподарських культур за основними етапами органогенезу на підставі даних ґрунтово-рослинницької діагностики. Доведене недоцільне застосування деяких азотних добрив на дуже кислих ґрунтах, а також на територіях першого поясу зони санітарної охорони централізованого водопостачання, на мерзлоталому ґрунті. Значно зменшити надлишок нітратів у ґрунті та рослинах можна за рахунок поєднаного внесення органічних і мінеральних добрив, соломи, сидерації. Забруднення ґрунту зумовлюється не тільки кількістю внесених мінеральних добрив, а й низькою культурою хімізації землеробства, використанням недосконалих технологій вирощування сільськогосподарських культур, а також застосуванням застарілої техніки.

Рівень забруднення ґрунтів контролюється різними нормативами; постійно розробляються нові принципи нормування вмісту хімічних забруднювальних речовин у ґрунті. В основі санітар но-гігієнічного нормування лежать гранично допустимі концентрації (ГДК) речовин - така кількість шкідливих речовин, яка практично не впливає на здоров'я людини та її потомства. В основі екологічного нормування лежить вивчення дії забруднювальних речовин не на окремі організми, а на екосистему в цілому. У цьому випадку передбачається отримання оптимальної біопродуктивності за мінімального впливу на навколишнє середовище. Критерієм впливу стає показник гранично допустимого екологічного навантаження (ГДЕН), тобто такий рівень навантаження, за якого зберігається нормальне функціонування екосистеми.

Отже, незважаючи на те, що всі ґрунти мають здатність до самовідтворення у процесі ґрунтоутворення, люди використовують ґрунтово-земельні ресурси прямим та опосередкованим шляхами з інтенсивністю, що набагато перевищує швидкість їхнього самовідновлення. Рівень, тривалість використання родючості та продуктивність ґрунтів залежать від їх властивостей, клімату, соціально-економічних умов господарювання, розвитку науки і техніки.

Ґрунт є продуктом сумісної дії клімату, рослинності, тварин та мікроорганізмів на поверхневі шари гірських порід. У цій найскладнішій системі безперервно відбуваються синтез та руйнування органічної речовини, кругообіг елементів зольного та азотного живлення рослин, детоксикація різних забруднювальних речовин, що надходять у ґрунт. Ці процеси здійснюються завдяки унікальній будові ґрунту, що становить систему взаємопов'язаних твердого, рідкого, газоподібного та живого складників. Значення ґрунту для функціонування біосфери і діяльності людини полягає у тому, що він є головним засобом сільськогосподарського виробництва, життєвим простором для організмів, механічною опорою рослинності, акумулятором необхідних для організмів поживних та енергетичних речовин, регулятором гідротермічного режиму, а також виконує санітарну й інформаційну функції тощо.

Усі ці функції ґрунту значно порушені внаслідок виробничої та іншої діяльності людини. Основними причинами погіршення якості ґрунтово-земельних ресурсів є насамперед ерозія ґрунтів, вторинне засолення, підтоплення, висушування й антропогенне забруднення ґрунтів. Найбільш небезпечні і поширені за