Мониторинг эрозионных процессов

Под эрозией почвы понимают многообразные процессы разрушения и сноса почвенного покрова (иногда и почвообразующих пород) потоками воды или ветров. В связи с этим различают водную эрозию почв и ветровую эрозию (дефляцию).

Эрозия почв всегда существовала в природе как естественный процесс, величи­на которой соответствовала скорости процесса почвообразования. Это так называемая естественная геологическая эрозия, которую предотвратить невозможно и которая особого вреда не приносит (она протекает медленно и почти незаметно).

Наряду с этим нормальным геологическим процессом, являющимся частью са­мой эволюции Земли, имеет место ускоренная, или разрушительная эрозия, возникшая под влиянием деятельности человека. При ускоренной эрозии потери компонентов почвы не компенсируются и почва частично или даже полностью теряет свое плодоро­дие. При этом процессы разрушения почвы могут' проходить в сотни и тысячи раз бы­стрее, чем при естественной эрозии.

В зависимости от факторов, вызывающих разрушение почвы, эрозия может быть водная и ветровая.

Водная эрозия почвы - это смывание и вымывание частиц почвы, а нередко и грунта талыми и ливневыми водами. Размывается почва па склонах в большей степени

Водная эрозия может быть поверхностной (или плоскостной) и линейной (или овражной). Поверхностная или плоскостная эрозия проявляется главным образом на пологих склонах. Под влиянием стока воды со всей площади пашни равномерно уда­ляется верхний слой почвы, богатый гумусом. Эта эрозия особенно опасна тем, что на начальных стадиях она малозаметна и проявляется лишь в незначительном изменении цвета почвы. Вымывание связывающих почву компонентов влечет за собой быстрое обеднение земель питательными веществами и потерю способности влагозадержания. Это ведет к постепенному исчезновению растительности, что еще больше усугубляет разрушение почвы.

Овражная эрозия. При больших уклонах поверхности и на длинных склонах мелкие ручейки сливаются в более крупные, а впоследствии - в единый поток, бегу­щий под уклон. Поток смывает дно, углубляет его, подмывает берега, и они обвали­ваются глыбами, чтобы быть, в свою очередь, размытыми и унесенными водой. Ов­ражная эрозия — наиболее быстро развивающаяся форма эрозии.

Ирригационная эрозия представляет разновидность водной и возникает в ре­зультате неумеренного и неправильного полива при орошаемом земледелии. Она вы­ражается в размыве почвы и даже в образовании оврагов.

Вследствие смыва верхнего слоя почвы урожай сельскохозяйственных культур снижается па слабосмытых почвах на 10-15%, на среднесмытых - 15-40% и на сильно­смытых — в 2-3 раза.

Вред от водной эрозии выражается также в нарушении режима вод, что, в свою очередь, вызывает прогрессирующее иссушение эродируемых земель, наводнения, за­сорение русел рек наносами, заиление водохранилищ и прудов.

Ветровая эрозия, называемая также дефляцией, заключается в выдувании и пе­ремещении ветром мелких сухих частиц почвы и подстилающих ее пород по земной поверхности. В результате сдувания частиц, а иногда всего пахотного слоя почва обедняется мелкоземом, гумусом, основными элементами, необходимыми для жизни растений; плодородие земли снижается или вовсе исчезает. Различают местную (по­вседневную) ветровую эрозию и пыльные, или черные, бури.

Местная ветровая эрозия особенно проявляется на ветроударных склонах. Она медленно и постепенно разрушает почву, снижая урожаи.

При организации мониторинга эрозионных процессов следует иметь точное представление об их распространении, интенсивности, а также данные о региональных особенностях ведущих факторов эрозии. Для получения объективной информации о фактическом распространении эрозии проводятся наблюдения среди стационаров, при их выборе особое внимание уделяется распределению угодий по уклонам местности и но составу почв.

Мониторинг процессов почвенной эрозии позволяет корректировать поведение действующих систем противоэрозионных мероприятий, дает возможность дополни­тельно на более высоком уровне использовать метод аналогий, по существу, равно­значный натурному моделированию, и опереться на данные, полученные на одной сложной системе противоэрозионных мероприятий при проектировании других, по­хожих на нее.

Объектом исследований является совокупность явлений и процессов в биосфе­ре, связанных с механическим движением почвенной массы под действием водных и воздушных потоков. Поэтому одним из основных методов исследования нового на­правления является гидромеханический и аэродинамический. Он предполагает изуче­ние свойств почв, определяющую их противоэрозионную стойкость, потоков воды и воздуха, эродирующих почвы, процессов отрыва, переноса и отложения почвенных частиц.

Наибольшие успехи в деле изучения эрозии почв достигнуты с использованием сравнительно-географического и стационарного методов. Дальнейшие перспективы сравнительно-географического метода связаны с развитием дистанционных методов:

аэро- и космической эрозионной фотосъемки; наземной эрозионной съемки с исполь­зованием спутниковой системы глобальной навигации, которая позволяет очень точно оконтуривать па местности эрозионные объекты. Стационарные методы остаются наи­более важными в сборе информации, необходимой для познания процессов эрозии и разработке противоэрозионных мероприятии. Наиболее широко распространенным видом эрозионных моделей являются почвенно-эрозионные карты. Для них характерна очень высокая степень сжатия информации, обеспечивающая возможность анализа эрозионной обстановки на больших территориях. Модели эрозии почв строятся на более или менее полном учете факторов и условий эрозии. В зависимости от масштаба модели бывают локальными, региональными и глобальными.

1. Что такое водная эрозия, ветровая эрозия?

2. Какими методами ведется мониторинг эрозионных процессов?

Негативные процессы в результате применения минеральных и органических удобрений возникают в результате несвоевременного или чрезмерного внесения удобрений. Длительное применение физиологически кислых групп азотных удобрений отдельно или совместно с калийными приводит к ухудшению физико-химических свойств некоторых почв: увеличиваются все формы кислотности, вследствие вымывания кальция и магния из почвенно-поглощающего комплекса пахотного слоя и повы­шаются обменные формы алюминия и марганца.

Особую опасность представляет изменение физико-химических свойств почв России, где кислые почвы составляют более половины всех пахотных земель. Систе­матическое внесение минеральных удобрении может приводить к изменению химиче­ского состава почв: на фоне обогащения почв фосфором, нитратами, калием и други­ми, происходит их обеднение некоторыми микроэлементами, необходимыми для жиз­недеятельности растений и животных.

Примеси, содержащиеся в минеральных удобрениях, могут явиться причиной загрязнения почв фтором и тяжелыми металлами, в том числе и радиоактивными.

Ухудшение физико-химических и агрохимических свойств почв в результате безконтрольного применения удобрений сопровождается также снижением активности почвенных ферментов, уменьшением их адсорбции почвенными частицами.

Установлено, что более половины действующих веществ азота, фосфора и ка­лия теряется в результате связывания минеральных удобрений в труднорастворимые формы или вымывается из пахотного слоя. При смыве_ наблюдается возрастание кон­центрации растворенных в водоемах солен. Повышенное поступление биогенных ве­ществ в водоемы сопровождается нарушением их гидрологического и гидрохимиче­ского режима и в конечном итоге приводит к их эвтрофированию. Нерациональное применение азотсодержащих удобрений без учета химических особенностей почвы служит причиной накопления в растительных продуктах нитратов и нитритов. Эти со­единения в живых организмах и природных средах являются исходными для синтеза нитрозаминов, обладающих канцерогенным, мутагенным, эмбриотоксическим и тера-тогенным действием.

Органические удобрения могут служить источниками опасных бактериальных и паразитивных загрязнений. Поэтому возникает необходимость проведения специальных ме­роприятий по обезвреживанию отходов ветеринарных и медицинских учреждений, мясо­комбинатов и дру1 'их предприятии. Методов обработки навозных стоков и твердого (под­стилочного) навоза много (механические, химические, физические, биологические и ком­бинированные), но ни один из них не может считаться универсальным.

Применение пестицидов произвело революцию в земледелии и в значительной мере способствовало повышению урожайности сельскохозяйственных культур, кото­рое было достигнуто после второй мировой воины. В некоторых случаях применение пестицидов может привести к гибели полезных насекомых, птиц и млекопитающих и к резкому возрастанию численности потенциально более опасных насекомых.

Широкое использование пестицидов в сельском хозяйстве привело к их накоп­лению в почве, растениях и других объектах. Пестициды представляют собой ядови­тые химические соединения, предназначенные для борьбы с нежелательными орга­низмами.

Скорость разложения пестицидов в почве в значительной степени зависит от почвенно-климатических условий: типа почвы, содержания гумуса, влажности, темпе­ратуры и других факторов. Процесс взаимодействия пестицида и почвы чрезвычайно сложен. В почве и в растениях пестициды включаются в разные виды химических ре­акций: окисления, восстановления, гидролиз и др. Период разложения пестицидов ко­леблется от нескольких дней до десятков лет.

Контроль за содержанием пестицидов в почве осуществляют методом карто­графического экотоксикологического слежения путем периодического проведения анализа фактического содержания остатков пестицидов в объектах агроландшафтов и нанесения этих результатов на картографическую основу. В целях осуществления эко­токсикологического мониторинга земель пользуются следующими критериями: стой­кость пестицидов в почве; их токсичность; миграционная способность.

Радиоактивное загрязнение почв.

Чернобыльская авария привела к весьма интенсивному загрязнению почвы. Степень загрязнения, максимальная близ эпицентра аварии, сильно изменилась в зависимости от атмосферной циркуляции в момент аварии. В связи с этим почти вся территория Беларуси была загрязнена радиоактивными изотопами. Авария на Чернобыльской АЭС сопровождалась выбросом в атмосферу значительного количества радио­нуклидов с большим периодом полураспада.

Уточненные данные по 19 областям и республикам России показали, что общая площадь зафязнения цезием-137 составила:

плотностью 1-5 Ки/км' - 49509 км";

плотностью 5-15 Ки/км" - 5326 км";

плотностью 15-40 Ки/км² - 1900 км²;

плотностью более 40 Ки/км" - 310 км".

Площадное загрязнение стронцием-90 не имело на территории России такого широкого распространения, как цезиевое.

Радионуклиды распространились на значительные территории. Радиоактивному за­грязнению подверглось 2 млн. 955 тыс. га сельхозугодий. К моменту создания СНГ пло­щадь, за1-рязненная цезием-137 (наиболее характерным радионуклидом) с плотностью 1 и более Ки/км², составила в целом по России, Белоруссии и Украине более 100 тыс. км".

Остается сложной радиационная обстановка в загрязненных лесах. Спустя 10 лет после аварии загрязнение лесного фонда изменяется крайне медленно, так как са­моочищение лесов происходит только за счет процессов радиоактивного распада. От­мечается заглубление радионуклидов на 15-20 см.

Наибольший уровень загрязнения отмечен на торфянистых и сильноподзоли­стых почвах, наименьший - на суглинистых, богатых обменным калием и аммонием. По результатам лабораторного контроля, даже в зонах наименьшего загрязнения цези­ем-137 (1-5 Ки/км²) содержание радионуклидов в грибах, лесных ягодах, травянистой растительности, хвое и листьях деревьев может превышать установленные нормативы.

На Азиатской территории России имеется несколько зон, загрязненных в ре­зультате произошедших радиационных аварий:

• район ПО «Маяк», где авария произошла в 1957г.;

• «цезиевый след» вследствие ветрового рашоса радиоактивной пыли с берегов озера Карачаи в 1967г.;

• зона повышенного загрязнения цезпем-137 в районе Сибирского хим­комбината;

Радиоактивное загрязнение территорий нашей страны - это не кратковременное явление. Нескольким поколениям на протяжении многих десятилетий придется жить в условиях повышенной радиации и постоянно остерегаться ее.

К числу особо опасных процессов на землях России относятся подтопление и за­ топление земель. Эти процессы приводят к большим экономическим потерям, резкому ухудшению состояния земель. По экспертным оценкам ежегодный ущерб от подтопления земельных угодий и 74% городских территорий составляет 70 млрд. рублей, а от опустынивания - 25 млрд. рублей.

Наиболее интенсивно проявляется процесс подтопления в Астраханской облас­ти, Республике Дагестан (включая города Махачкала, Каспийск), ряде других регионов Юга России, Поволжья, ЦЧО, Центрального и Севере- Западного районов, включая Москву и Санкт- Петербург и другие.

Причинами подтопления являются:

А)Жилшцное и промышленное строительство. Перевод части поверхностного стока в подземный происходит во всех городах при утечках в водопроводной и кана­лизационной сетях. Потери воды в системах ее распределения достигают 20%, такие потери даже закладываются в проекты.

Подтопление земель в городах вызывается двумя причинами: хозяйственной деятельностью человека и проявлением природных процессов. Основным фактором, обуславливающим местное подтопление в городе, является увеличение питания грун­товых вод, которое происходит из-за утечек из водонесущих коммуникаций, фильтрации водоемов, поливов зеленых насаждений, таяния снега и т. д. Интенсивно подтапливаются юродские земли Волго-Вятского района. Продолжительное подтоплеиие привело к транс­формации лессовых пород особенно в городской застройке Нижнего Новгорода, Чебоксар и др. На территории городов Поволжья (Казань, Сызрань, Тольятти и др.) нодтопление вызы­вает ряд неблагоприятных процессов: набухание глин, массовое образование оползней, ак­тивизацию карста, коррозию металла и бетона и т. д.

В более чем 20% субъектов Российской Федерации преобладают населенные пункты, где развит процесс подтопления. В 30% субъектов федерации доля подтоп­ленных земель в пределах городской черты изменяется от 20 до 50%. Такие террито­рии отнесены к высокой и крайне высокой опасности подтоиления. Четверть городских территорий характеризуется средней степенью опасности, остальные - низкой. Крайне высокая степень опасности подтопления наблюдается в городах Архангель­ской, Ленинградской, Ярославской, Тульской областей, Краснодарского края и ряда других краев и областей России.

Б)Другой путь перевода поверхностного стока в толщу литосферы - это подтопление в районах создания водохранилищ, где уровни воды поднялись на десятки см и на метры. Такой подъем грунтовых вод и заполнение водой ранее ненасыщенной зоны меняет механические свойства грунтов, способствует разрушению берегов водохрани­лищ, развитию суффозии, развитию карста и т. п.

Этот вид подтопления опасен тогда, когда отметки уровня водохранилищ пре­вышают отметки грунтовых вод. Общая площадь земель, подтопленных водохрани­лищами составляет 900 тыс. га, из них 500 тыс. га сельхозугодий. Развитие подтопления в зонах водохранилищ приводят к:

подтоплению населенных пунктов и сельхозугодий;

заболачиванию, засолению, осолонцеванию почв;

деградации растительных комплексов;

гибели лесов и гибели животного мира;

изъятию из сельскохозяйственного оборота значительных площадей па­хотных земель;

затоплению памятников истории и архитектуры;

подтоплению скотомогильников, полигонов бытовых и промышленных отходов, а следовательно к возможности возникновения опасных забо­леваний животных и человека и др.

В)Подтопление, связанное с ирригацией земель.

На значительной части орошаемой территории происходит подъем уровня грунто­вых вод и даже возникают заболоченные площади. Часть поверхностного стока переводит­ся в подземный, особенно при орошении (приблизительно 30% воды теряется на фильтра­цию). Этот вид подтопления приводит к: подтоплению близлежащих населенных пунктов;

деградации почв и растительности; снижению продуктивности земель,

Поиск по сайту: