5.5. Основні забруднювачі грунтів

Найпоширенішими забруднювачами грунтів, що впливають на фізичні й хімічні процеси в ґрунті, ріст і розвиток рослин, функціонування наземних і водних екосистем (зокрема, в разі змивання з поверхні в природні водойми сполук азоту чи фосфору відбувається евтрофікація), є мінеральні добрива, нафтопродукти, важкі метали, радіонукліди, пестициди. Деякі з них людина цілеспрямовано вносить для забезпечення родючості ґрунту чи з метою захисту рослин, але без урахування доз, кліматичних умов, типу ґрунту це може спричинити їх накопичення, пригнічення життєдіяльності рослин і ґрунтової фауни, передавання по ланцюгах живлення і несприятливий вплив на здоров’я людини. Розглянемо основні забруднювачі, шляхи їх надходження в ґрунт та дію.

Мінеральні добривавносять для компенсації втрат мінеральних речовин ґрунтом із зібраним врожаєм і підтримання родючості землі. Але при їх внесенні не завжди враховують хімічний склад ґрунту, терміни й строки внесення тощо, і це призводить до накопичення їх у ґрунті та рослинах (наприклад, накопиченню у рослинах нітратів сприяють високі дози азотних і органічних добрив), надходженню у поверхневі води зі стоком. Крім того добрива часто містять важкі метали та радіонукліди. Так, в 1 т суперфосфату міститься 0,7-0,9 кг Рb, 0,3кг Cd, невеликі кількості U, Ra, Tr.

Пестициди - збірна назва засобів для боротьби з бур’янами, шкідниками, грибними захворюваннями сільгоспкультур тощо. Деякі речовини використовують для одночасного дозрівання врожаю, скидання листя перед збиранням тощо. Найбільше їх потребується під час вирощування рису, винограду, а також культур на поливних землях. Окремі пестициди стійкі в довкіллі, здатні до біоакумуляції, токсичні для людей і тварин (спричинюють отруєння, каліцтва, утворення злоякісних пухлин). Найбільш поширені пестициди: ДДТ, карбофос; дихлофос. За стійкістю в довкіллі пестициди поділяються від дуже стійких (ДДТ зберігається в довкіллі понад 50 років) до малостійких (переходять у нетоксичні сполуки впродовж 1 міс.). У сільському господарстві СРСР у 1983р. використовувалося 25 кг хімічних добрив на людину, що призвело до того, що кількість новонароджених з генетичним відхиленням становила 16,5% загального числа (при 30% генетичних порушень популяції загрожує загибель).

Незважаючи на пропаганду відмови від пестицидів, їх виробництво у світі зростає, оскільки вони поліпшують якість окремих видів продуктів, наприклад, знищують гриби на злакових; а за даними експертів ВООЗ шкідливий вплив пестицидів менший, ніж стресів, смогу, вихлопів автотранспорту, спалювання сміття. Але наводяться і протилежні факти. Досліджено, що пестициди стимулюють поширення небезпечних вірусів, а на Кубані, де при вирощуванні рису вводять багато пестицидів, діти до 14 років хворіють на туберкульоз у півтора рази частіше, ніж раніше.

Важкі метали - це умовна назва металів, які мають щільність понад 5 г/см³, більшість яких токсична (Zn, Cd, Cr, Pb, Mn та ін.). Важкі метали є отрутою, токсичність яких зростає зі збільшенням атомної маси. Вони надходять у ґрунт з відкритих видобутків корисних копалин; викидів металургійних заводів (в радіусі 5 км); хімічних і сміттєспалювальних фабрик; ТЕС (в радіусі 10-20 км); звалищ відходів; атмосферних опадів; пожеж тощо. Поблизу пожвавлених автомагістралей ґрунт дуже забруднений, особливо свинцем, що входить до складу палива. Метали порівняно легко накопичуються в ґрунтах, але повільно і важко видаляються з них, оскільки період напіввидалення металів різний і становить, наприклад, для цинку ~500 років, міді ~1500 років, а для свинцю - до кількох тисяч років.

Хімічне забруднення грунтів металами оцінюють за сумарним показником забруднення Z_c, який визначають як суму концентрацій окремих металів, що беруть участь в забрудненні. За значенням Z_c розроблена шкала небезпеки забруднення грунтів для здоров’я людини. При мінімальному забрудненні (Z_c<8) ситуація відносно стабільна, небезпека невелика; при середньому забрудненні (Z_c=16-32) ситуація помірно небезпечна, збільшується захворюваність дітей, сумарна захворюваність досягає 15%; при великому забруднення (Z_c від 16-32 до 128) екологічна ситуація надзвичайна до дуже небезпечної, вже при Z_c=16-32 зростає захворюваність дітей на хронічні хвороби, порушується діяльність серцево-судинної системи, сумарна захворюваність досягає 40%. При максимальному забрудненні (Z_c>128) сумарна захворюваність перевищує 70%, зростає смертність, ситуація характеризується як екологічне лихо.

Рослини мають різну стійкість до важких металів. Окремі види здатні накопичувати значні кількості їх, виступаючи в ролі геоіндикаторів. Цю здатність використовують і для очищення грунтів від катіонів важких металів.

Нафтопродукти і нафтапотрапляють у ґрунт під час видобутку нафти і природного газу; у разі аварій нафтопроводів; разом зі стічними водами підприємств, автомийок, змивання з поверхні автомагістралей; з атмосферними опадами; під час роботи техніки на полях. Нафта при високих концентраціях ізолює поживні речовини від коренів рослин, робить ґрунтову масу гідрофобною; через наявність вуглеводів та інших сполук нафта і нафтопродукти токсичні для ґрунтової біоти. Однак у ґрунті є організми (численні бактерії, гриби), здатні вибірково руйнувати ті чи інші компоненти нафти, використовуючи їх як джерело вуглецю для створення біомаси. Нафта з часом руйнується; швидкість цього процесу різна для різних компонентів.

У світі з метою очищення грунтів від нафти і нафтопродуктів використовуються термічні, хімічні та біологічні методи. Так, відновлення грунтів, забруднених авіаційним бензином, проводять, нагріваючи ґрунт високочастотним електромагнітним випромінюванням до 150-160⁰С; при цьому видаляється 99% вуглеводів. В Нідерландах очищення грунтів на території автозаправних станцій від бензину, дизельного палива і мастил проводять хімічним способом, використовуючи для обробки території хімічні речовини-окисники; тривалість такого процесу 6-12 міс. Деякі рослини (айстри, осот та ін.) швидко очищають ґрунт від нафти; при цьому діє ряд чинників - фізичних, хімічних та біологічних.

Радіонукліди. Радіаційний фон земної поверхні залежить від радіоактивності гірських порід, які виходять на поверхню. Так, в породах вулканічного походження більше радіоактивних ізотопів, ніж в осадових, а сланці та фосфорити мають ще більшу радіоактивність. У ґрунт радіоактивні ізотопи попадають під час розробки уранових руд та при їх подальшій переробці; при випробуванні ядерної зброї; з паливно-енергетичного комплексу (в золі і відходах); з могильників радіоактивних речовин (відходів); при аварії на АЕС. Радіонукліди мігрують як по поверхні ґрунту, так і вглиб, залежно від кліматичних умов, сорбційних властивостей ґрунту, розчинності радіонуклідів, діяльності ґрунтових мікроорганізмів, ступеню засвоєння рослинами.

Накопичення радіонуклідів рослинами чи тваринами характеризує коефіцієнт акумуляції (порівняно з їх вмістом у ґрунті), значення якого залежить від хімічної природи радіонукліда, типу грунтів, рН ґрунтового розчину та ін. Після аварії на ЧАЕС нині найнебезпечнішими є радіонукліди Sr⁹⁰ і Cs¹³⁷, які легко потрапляють у рослини. Важкі ґрунти (суглинисті і глинисті) мають більшу вбирну здатність, ніж легкі. Найбільше радіонуклідів накопичують багаторічні бобові та зернобобові культури, коренеплоди, щавель, смородина; з дикорослих - чорниця, м’ята, звіробій, фіалка триколірна (зверніть увагу - це лікарські рослини, тож вміст радіонуклідів у лікарській сировині слід обов’язково контролювати).

Насичення ґрунту калієм зменшує поглинання цезію, а вапнування грунтів і збільшення концентрації кальцію в ґрунті знижує надходження Sr⁹⁰, тому одним із шляхів зменшення радіонуклідів рослинами є внесення перегною та мінеральних добрив з одночасним вапнуванням грунтів; це знижує вміст радіонуклідів у рослинній продукції у 4-5 разів. Крім того, для очищення грунтів від радіонуклідів використовують рослини, які їх поглинають у значних кількостях. Зокрема соняшники за 10 днів вегетації вбирають з ґрунту 95% радіоактивних ізотопів цезію і стронцію. Рослини спалюють, а золу захоронюють, як радіоактивні відходи. У зоні відчуження ЧАЕС ведеться велика робота в цьому напрямку.