Почва как сорбционный барьер

Значительные антропогенные трансформации претерпевает функция почв как сорбционного барьера. Почва благодаря своей огромной активной поверхности в состоянии поглощать многие вредные соединения на пути их миграции в водные экосистемы, а также снижать избыточное поступление биофильных элементов, которое может привести к эвтрофированию водоемов. Эта роль почв исключительно важна, поскольку, например, радиоактивные изотопы из водной среды поглощаются организмами гораздо активнее, чем из почвы, что может привести к быстрому нарушению в них обмена веществ. Это наглядный пример того, что почва представляет собой сильный природный сорбент, благодаря чему оказывается мощным барьером для многих элементов и соединений на пути их миграции в водоемы стока

Возможности сорбционной функции почв, к сожалению, небеспредельны. В настоящее время в связи с резко возросшими антропогенными нагрузками она уже во многих случаях не справляется со своими "задачами". В результате в речные воды и водоемы поступают избыточные количества многих соединений. Так, во многих, особенно индустриально развитых, странах водные экосистемы страдают оттого, что в них попадают органические отходы, которые в значительной мере сбрасываются в овражно-речную сеть и водную среду. В результате возникает явление эвтрофирования водоемов: острый дефицит растворенного кислорода вследствие его расхода на окисление органических веществ: избыточное минеральное и азотное питание водорослей и микроорганизмов; денитрификация и десульфирование с образованием сероводорода, метана, этилена, что приводит к гибели рыбы и других животных, населяющих водоемы, заболеванию людей и животных в случае потребления загрязненной воды.

Повышенного внимания заслуживает также то обстоятельство, что выброс во внешнюю среду отходов и нерациональное использование возрастающего количества агрохимикатов приводят к отравлению не только речной воды и водоемов. Почвы, загрязненные вредными соединениями и элементами, становятся непригодными. От загрязнения рек часто страдают очень плодородные пойменные земли. На сорбционных почвенных барьерах может в десятки раз увеличиваться содержание различных канцерогенных соединений и тяжелых металлов. Например, в верхней части профиля аккумулируется свинец, особенно в гидроморфных условиях. Часть свинца вступает в биологический круговорот, что может вредить растениям. "Свинцовая опасность" достаточно велика, так как поступление этого элемента в сточные воды значительно, а в городской пыли его содержание может достигать 1%. Пребывание в почве сорбированных ею загрязнений нередко измеряется годами, десятилетиями и более продолжительными отрезками времени (особенно в случае непромывного водного режима). Под Хиросимой и Нагасаки почвы до сих пор содержат повышенное количество продуктов радиоактивного распада, хотя с момента атомных взрывов прошло уже более 50 лет. Замедленный вынос из почв радиоактивных загрязнителей отмечен при изучении экосистем районов чернобыльской катастрофы. Так, в лесной подстилке (основном горизонте удержания радионуклидов) песчаных почв Украинского Полесья спустя 8 лет после чернобыльской аварии содержалось около 70% общего запаса радионуклидов в биогеоценозе. Радионуклиды, попавшие в почвенную толщу, оседали в основном в верхнем 2-сантиметровом слое; ниже их содержание резко падало. Сорбционный эффект заметно снижен в почвенных разностях, сформированных на кристаллических породах. Кроме того, существует ряд загрязнителей, которые практически не сорбируются мелкоземом, например нитраты. Недостаточно эффективно срабатывает почвенный защитный барьер в зонах постоянной интенсивной химической нагрузки на ландшафт. Это относится прежде всего к районам широкого использования минеральных удобрений. В таких районах отмечается загрязнение верхних водоносных горизонтов соединениями азота, фосфора и калия. Например, в развивающихся странах в засушливых зонах обнаружены огромные площади, где в грунтовых водах нитратов содержится более 250 мг/л, в то время как допустимая их концентрация в питьевой воде составляет 10 мг/л. Для сравнения можно отметить, что в лучше защищенных глубоких горизонтах подземных вод тех же районов содержание нитратов не превышает 1 мг/л. Высокое содержание нитратов связано с' попаданием азотных удобрений в верхние водоносные горизонты и последующим их концентрированием.

Таким образом, можно сделать вывод, что почва и прилегающая к ней грунтовая толща, хотя и являются защитным барьером подземных вод от загрязнений, далеко не всегда могут успешно осуществлять эту свою функцию. В связи с этим необходимо установление уровня защищенности подземных вод от загрязнения. Обычно концентрация свинца (фоновый уровень) в верхних горизонтах незагрязненных и незасоленных почв составляет примерно 10-20 мг/г. Но, например, в лесных почвах различных районов умеренного пояса отмечено возрастание его содержания. Как правило, оно сравнительно слабое. Однако необходимо принимать во внимание длительность сохранения привнесенного свинца в почвах и, следовательно, существование для многих из них реальной опасности постепенного "освинцовывания". Кроме свинца, почвы поглощают цинк, кадмий, медь, никель, марганец, ртуть, селен, железо и др. Кадмий, никель, фтор, таллий, ртуть и ряд других микроэлементов потенциально фитотоксичны.