Введение
Загрязнение почвы химическими веществами, созданными человеком, или другие изменения в ней. Загрязнение почвы, или земельное загрязнение, как часть деградации земель, вызывается присутствием ксенобиотиков (химических веществ, созданных человеком) или другими изменениями в естественной почвенной среде. Обычно это происходит из-за промышленной деятельности, сельскохозяйственных химикатов или неправильной утилизации отходов. Наиболее распространенными загрязняющими веществами являются углеводороды нефти, полициклические ароматические углеводороды (такие как нафталин и бензо[а]пирен), растворители, пестициды, свинец и другие тяжелые металлы. Степень загрязнения связана со степенью индустриализации и интенсивностью использования химических веществ. Беспокойство по поводу загрязнения почвы в первую очередь связано с рисками для здоровья, возникающими при прямом контакте с загрязненной почвой, испарениях загрязняющих веществ или вторичном загрязнении водных ресурсов, находящихся в почве и под ней. Составление карт загрязненных участков и их последующая очистка – трудоемкие и дорогостоящие задачи, требующие знаний в области геологии, гидрологии, химии, компьютерного моделирования и ГИС в сфере экологического загрязнения, а также понимания истории развития промышленной химии. Наибольшая осведомленность о масштабах загрязненных земель наблюдается в Северной Америке и Западной Европе, где во многих странах существует правовая база для выявления и решения этой экологической проблемы. В развивающихся странах регулирование, как правило, менее строгое, несмотря на то, что некоторые из них прошли значительную индустриализацию.
Soil contamination, soil pollution, or land pollution as a part of land degradation is caused by the presence of xenobiotic (human made) chemicals or other alteration in the natural soil environment. It is typically caused by industrial activity, agricultural chemicals or improper disposal of waste. The most common chemicals involved are petroleum hydrocarbons, polynuclear aromatic hydrocarbons (such as naphthalene and benzo(a)pyrene), solvents, pesticides, lead, and other heavy metals. Contamination is correlated with the degree of industrialization and intensity of chemical substance. The concern over soil contamination stems primarily from health risks, from direct contact with the contaminated soil, vapour from the contaminants, or from secondary contamination of water supplies within and underlying the soil. Mapping of contaminated soil sites and the resulting clean ups are time consuming and expensive tasks, and require expertise in geology, hydrology, chemistry, computer modelling, and GIS in Environmental Contamination, as well as an appreciation of the history of industrial chemistry. In North America and Western Europe the extent of contaminated land is best known, with many of countries in these areas having a legal framework to identify and deal with this environmental problem. Developing countries tend to be less tightly regulated despite some of them having undergone significant industrialization.
Военные агенты
Утилизация боеприпасов, а также небрежность при их производстве, вызванная необходимостью ускоренного выпуска, может приводить к длительному загрязнению почвы. Опубликованных данных об этом виде загрязнения немного, в основном из-за ограничений, введенных правительствами многих стран на публикацию материалов, связанных с ведением войны. Тем не менее, иприт, хранившийся во время Второй мировой войны, загрязнил некоторые территории на срок до 50 лет, а испытания сибирской язвы в качестве потенциального биологического оружия привели к загрязнению всего острова Груинарда.
Экосистемные эффекты
Неудивительно, что загрязнители почвы могут оказывать значительное негативное воздействие на экосистемы. Наличие многих опасных химических веществ, даже в низкой концентрации, может приводить к радикальным изменениям в химическом составе почвы. Эти изменения могут проявляться в нарушении метаболизма эндемичных микроорганизмов и беспозвоночных, обитающих в данной почвенной среде. Это может привести к фактическому исчезновению некоторых звеньев первичной пищевой цепи, что, в свою очередь, может иметь серьезные последствия для хищников или консументов. Даже если химическое воздействие на низшие организмы незначительно, они могут поглощать чужеродные химические вещества, которые с каждым уровнем пищевой цепи становятся все более концентрированными. Многие из этих эффектов хорошо известны, например, накопление стойкого ДДТ в тканях птиц, приводящее к истончению яичной скорлупы, увеличению смертности птенцов и потенциальному вымиранию видов. Воздействие наблюдается на сельскохозяйственных землях, подверженных определенным видам загрязнения почвы. Загрязнители обычно изменяют метаболизм растений, часто вызывая снижение урожайности. Это, в свою очередь, негативно сказывается на сохранении почвы, поскольку ослабленные растения не могут защитить ее от эрозии. Некоторые из этих химических загрязнителей имеют длительный период полураспада, а в других случаях в результате разложения первичных загрязнителей образуются вторичные химические соединения.
Потенциальное воздействие загрязняющих веществ на функции почвы
Тяжелые металлы и другие загрязнители почвы могут негативно влиять на активность, видовой состав и численность почвенных микроорганизмов, тем самым ставя под угрозу функции почвы, такие как биохимический круговорот углерода и азота. Однако со временем загрязнители почвы могут становиться менее биодоступными, а микроорганизмы и экосистемы способны адаптироваться к изменившимся условиям. Свойства почвы, такие как pH, содержание органического вещества и текстура, играют важную роль и изменяют подвижность, биодоступность и токсичность загрязняющих веществ в загрязненных почвах. Одинаковое количество загрязняющего вещества может быть токсичным в одной почве, но совершенно безвредным в другой. Это подчеркивает необходимость проведения оценки рисков и принятия мер, специфичных для конкретной почвы.
По странам
Различные национальные стандарты для концентраций определенных загрязняющих веществ включают в себя предварительные целевые показатели восстановления для региона 9 Агентства по охране окружающей среды США (PRG США), концентрации, основанные на оценке рисков, для региона 3 Агентства по охране окружающей среды США (RBC EPA США) и руководство Национального совета по охране окружающей среды Австралии об уровнях исследования в почве и грунтовых водах.
Китайская Народная Республика
Огромный и устойчивый рост Китайской Народной Республики с 1970-х годов обернулся для земли ценой в виде усиленного загрязнения почв. Министерство экологии и окружающей среды рассматривает это как угрозу для окружающей среды, продовольственной безопасности и устойчивого сельского хозяйства. По данным научных исследований, 150 миллионов му (100 000 квадратных километров) пахотных земель Китая загрязнены, при этом загрязненная вода используется для орошения еще 32,5 миллионов му (21 670 квадратных километров), а еще 2 миллиона му (1300 квадратных километров) покрыты или уничтожены твердыми отходами. В общей сложности эта площадь составляет десятую часть пахотных земель Китая и в основном расположена в экономически развитых регионах. По оценкам, ежегодно 12 миллионов тонн зерна загрязняются тяжелыми металлами, что приводит к прямым убыткам в размере 20 миллиардов юаней (2,57 миллиарда долларов США). Недавние исследования показывают, что 19% сельскохозяйственных почв загрязнены тяжелыми металлами и металлоидами, и концентрация этих тяжелых металлов в почве значительно возросла.
Канада
По состоянию на февраль 2021 года в Канаде насчитывается более 2500 загрязненных участков. Один из печально известных загрязненных участков расположен вблизи никель-медного плавильного завода в Садбери, провинция Онтарио. Исследование, посвященное загрязнению тяжелыми металлами в окрестностях завода, показало, что в почве обнаружены повышенные уровни никеля и меди, достигающие 5104 ppm Ni и 2892 ppm Cu в пределах 1,1 км от местоположения завода. В почве также были обнаружены другие металлы, включая железо, кобальт и серебро. Более того, при изучении растительности, окружающей завод, стало очевидно, что она также пострадала: результаты показали, что растения содержат никель, медь и алюминий в результате загрязнения почвы.
Индия
В марте 2009 года проблема отравления ураном в Пенджабе привлекла внимание прессы. Утверждалось, что причиной являются отстойники с золой тепловых электростанций, которые, по сообщениям, приводят к серьезным врожденным дефектам у детей в округах Фаридкот и Бхатинда штата Пенджаб. В новостных репортажах заявлялось, что уровень урана превышает максимально допустимый в 60 раз. В 2012 году правительство Индии подтвердило, что в грунтовых водах региона Мальва в Пенджабе содержание урана на 50% превышает допустимые пределы, установленные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Научные исследования, основанные на анализе более 1000 образцов из различных точек отбора, не позволили установить связь источника с золой или какими-либо источниками от тепловых электростанций или промышленности, как предполагалось изначально. Исследование также показало, что концентрация урана в грунтовых водах округа Мальва не в 60 раз превышает нормы ВОЗ, а лишь на 50% выше в трех точках. Наивысшая зафиксированная концентрация в образцах оказалась ниже, чем естественный уровень урана в грунтовых водах, используемых для питья в других регионах, например, в Финляндии. В настоящее время ведутся исследования для выявления естественных или иных источников урана.