НОВ БЪЛГАРСКИ УНИВЕРСИТЕТ

Въведение

През последните 50-60 г. в резултат на бурното развитие на научно-техническия прогрес, неадекватно управление или престъпна небрежност възникват не малко промишлени катастрофи и аварии в крупни промишлени обекти и ядрени електроцентрали. В много точки от света замърсяването обхваща почти 100 % от водните басейни, азотните окиси са 10-15 пъти над ПДК, серния антихидрид почти 50-60 пъти над ПДК или в световен мащаб почти половината от населението живее в условия на замърсена атмосфера, ползува замърсена храна и вода. Засоляването и замърсяването на обработваемата земя, унищожаването на горите, променящата се атмосфера, недостига и замърсяването на водите и др. са причина повече от 400 милиона човека по света да живеят в условията на екоцид и повече от 230 млн. в условията на воден дефицит. Следователно въпросите на деградацията на биосферата и замърсяване на нейните компоненти се явяват нов елемент на екологическата и общочовешка сигурност и са проблем на оцеляването на човечеството.

За замърсяване на почвите не е нов проблем, но върху неговата същност е започнало да се говори едва след Конференцията по опазване на околната  среда провела се в Стокхолм през  1972 г. Счита се, че замърсяването на почвите е явление при което  концентрацията  на замърсителите е по-голяма от ПДК. Известно е също така, че човечеството използва около 500 хиляди химични съединения и вещества, от които не по-малко от  100 000 са създадени от човека т.е. не се срещат в природата, от тях  15000 предизвикват тревога, а 500 вещества, постъпващите в почвения субстрат, се считат за опасни и вредни за живите същества и застрашават плодородието на почвата  и здравето на хората.

Литосферата, това е най-горната твърда обвивка на земята. Мощността на литосферата е между 50 и 200 км. Повърхностният слой на литосферата (до 3-4 м дълбочина) се нарича литобиосфера или почва и в него протичат особено важни жизнени процеси, осигуряващи развитието на растенията и животните върху сушата и от там на човека, като биологичен вид.

1. Характеристика на почвата, като среда за обитаване

Почва наричаме горния слой на земната повърхност, основата, върху която се е формирал животът на нашата планета. Растенията са закрепени за почвата и извличат хранителни вещества и вода от нея чрез корените си. Почвата се възприема като изключително сложна и динамична жива система Тя се обитава от много организми и е среда за живот на  организми, от всички функционални групи на биосферата: продуценти, консументи, редуценти. Характерна особеност на почвата е, че тя е в непрекъснат  процес на образуване или разпадане (ерозия).

Почвообразователния процес протича в продължение на стотици и хиляди години. Формирането на 30-сантиметров слой почва продължава  от 1 000 до 10 000 години, т.е почвообразователния процес е толкова дълъг, че почвата с основание се смята за невъзобновим ресурс. Факторите, които влияят на образуването на почвата, са основната скала, живите организми (растения, животни, човешка дейност, микроорганизми),  топография и метеорологични условия.

В почвознанието, почвата се разглежда не като инертна, мъртва  среда, а като динамична, жива система, съставена от органични и минерални компоненти, функциониращи в мрежа от кухини и пори, изпълнени с течности и газове. Структурата на тези компоненти определя основния вид на почвата - съществуват повече от 300 вида почва само на територията на Европа.

Химичните, физичните и биологичните свойства на почвата се променят както във вертикална, така и в хоризонтална посока и се формират от съвкупността и действието на всички фактори, влияещи върху скалите и органичните материали - климат, растителност, почвените организми и времето. Всяка  промяна в интензивността или структурата на някои от тези фактори, се отразява на почвообразователния процес и свойствата  на почвата.

Отбелязахме, че почвата е сложна система, в която непрекъснато протичат важни биологични, химични и геологични процеси. Според почвоведите, в горния 30-сантиметров слой на един хектар почва има около 25 тона почвени организми - бактерии, гъби, земни червеи, мокрици, рачета и твърдокрили. Организми като охлювите, мишките и земните червеи представляват от 50 до 75 процента от общото тегло на живите организми в орната земя.

Земните червеи, обитаващи най-често горния слой на почвата слой на един хектар площ, поглъщат от 18 до 40 тона почва, която преминава на повърхността. Почвената флора и фауна превръщат органичната материя в хумус, който след това се съединява с минералната маса. Почвените  червеи създават и поддържат въздушните пътища в почвата, които имат значение за корените на растенията. Почвата е задължително условие за растежа на зърнените, зеленчуковите, техническите и горските  култури  и е важна съставна част на всички земни екосистеми. За разлика от въпроса за опазването на атмосферата и хидросферата, необходимостта от съхраняване на почвата започна да се осъзнава от хората едва в последно време.

Почвата като среда за обитаване се характеризира със своята статичност и по тази причина  поглъща лесно всякакви вредни вещества, попаднали  в околната среда, както от природни, така и от антропогенни процеси и явления. Обикновено,  периодът на разпад на тези вещества е значително по-дълъг, когато те се намират в почвата, отколкото във въздуха или във водата. По тази причина, проблемът често остава дълго време скрит.

По дълбочина, в хоризонтална посока почвата се разделя по почвени хоризонти (фиг.1).

Нашата страна се отличава с изключително голямо разнообразие на почви, независимо от малката си територия, което се  дължи на разнообразните релефни, климатични, растително-географски и геоложки условия. В същото време, продължителното използване на почвите и въздействието на природните сили, процеси и явления и човешката дейност, също са допринесли за тяхното разнообразяване. Койнов В., (1964), изтъква, че „....територията на България представлява истински почвен музей с редица специфични почви, характерни за Югоизточна Европа”

Планинският характер на нашата територия, изключителното релефно многообразие и наличието на много планини, са причината,  делът на обработваемите земи да е малък - едва 43 % от общата територия, С високо плодородие се отличават само около 15 % от обработваемите земи, с ниско плодородие са около 33 %.

Днес, в началото на второто десетилетие на ХХІ век, сериозно предизвикателство представляват, т.н. „нарушени почви”. Техният дял застрашително нараства, а  размерът на обработваемите земи намалява. Ежегодно промишлеността и строителството „поглъщат” до 4000 ха обработваеми земи, а друга част се прехвърля в горския фонд поради деградация или замърсяване. Перспективата за следващите години е още по-мрачни, очаква се деградацията и ерозията  да обхванат  нови 30 000 ха първокласни земи.

Фиг.1. Почвен профил

Легенда:

Хоризонт 0 – простиращ се от 0 до 2 см, представлява рохкавата, биологически силно активна част на почвата; 

Хоризонт А – на дълбочина до 10-25 см. Нарича се хумусен хоризонт или орен хоризонт, прието е да се нарича литобиосфера

Хоризонт В – на дълбочина до 35-40 см. В този хоризонт се развива кореновата система на растенията и е прието да се нарича ризосфера.

Хоризонт С – на дълбочина до 250-300 см, но най-често до 40-50 см. Нарича се основна скала или скален рошляк.

В почвеният субстрат се развива особена група биогеоценози покриващи земната повърхност. От гледна точка на учението за биосфрета почвата не е само средата, която дава минералната основа на растителния свят, а изключително сложна екосистема (биогеоценоза), включваща голям брой микроорганизми от различен произход и вид. Известно е, че почвата е най-горният рохкав слой на твърдата обвивка на Земята - Литосферата. Почвообразувателният процес протича непрекъснато в пространството и времето - атмосферата и живите организми непрекъснато променят състава на почвата, обогатяват я с органични отпадъци. Върху земната повърхност непрекъснато се формира живо органично вещество и се разлагат органичните субстанции, като тяхната минерализация се извършва напълно в почвата. Без съмнение почвата е формирана под въздействие на организмите и физико-химичните фактори на околната среда. Проучвания показват, че дълбочината на почвата и нейната биомаса нарастват от полюсите към екватора.

В сухите зони хумусната почва има дълбочина от 5 до 10 см, докато в черноземната зона тя достига от 1 до 4,5 м. Почвените типове се различават по състава и структурата на присъщите им биогеоценози. Те се формират около кореновите системи на дърветата, храстите и тревите, които се развиват в почвата. Тук се съсредоточават насекомите и ларвите, които се хранят с корени и коренови власинки, като раздробяват органичната материя, преработват я и във взаимодействие с други нисши и висши животински, бактериални и гъбни видове формират почвата. Анализирайки ролята на дъждовните червей в почваобразователния процес Чарлз Дарвин отбелязва, че те преминавайки през почвата и прекарвайки я през чревния си тракт, формират за една  година на всеки хектар 0,5 cм почвен слой, тежащ 25 тона.

Почвата е заселена изцяло от живи организми. Тази жива част играе съществена роля при формирането на почвеното плодородие. Според Polliansky et aut. (1984) биомасата на дъждовните червеи в глинестите почви достига до 1,2 т/хa, а броят им възлиза на 2,5 милиона. Всеки грам почва се обитава от няколко милиона бактерии. Дъждовните и снежни води непрекъснато обогатяват почвата с кислород и други минерални съставки, заедно с това и със антропогенните и природни замърсители. Част от тези разтвори остават в почвата, а значителна част отива в световния океан, реките, потоците и езерата. Под въздействие на гравитацията част от дъждовната и снежна вода попълва капилярната влага в почвата и подпочвените води. В зависимост от типа почва, водните разтвори се акумулират в почвените хоризонти и осигуряват живота на растенията по време на засушаванията.

Почвата е една от най-важните среди за обитаване. Тя представлява диалектическо единство между живата и неживата природа. В нея протичат активни процеси на разлагане на органичната материя и в същото време синтез на такава.

2. Видове организми обитаващи почвата

В зависимост от отношението им към почвата различаваме следните групи организми (фиг.2).

Фиг.2. Екологическа класификация на почвените организми

2.1. Геобионти - това организми, които обитават постоянно почвата. Зрителните им органи за закърнели или липсват. Крайниците морфологически са приспособени да рият, а тялото е удължено цилиндрично Типични представители на този тип животни за нашия климатичен пояс са дъждовните червей, къртицата, сляпото куче.

2.2. Геофити - това са животни при които част от жизненият им цикъл протича в почвата. В тази група се отнасят по-голяма част от насекомите, при които в почвата протича поне един от стадиите на насекомото. Например ларвите и какавидите на майския бръмбар живеят в почвата, като ларвите се хранят с корените на растенията. Възрастните насекоми излитат от почвата, дохранват се с листата на растенията, но какавидират в почвата, там снасят яйцата си и т.н.

2.3. Геоксени - това е групата на животните, които понякога обитават почвата или намират убежище в нея. В тази група са язовеца, лисицата, гризачите и др.

3. Характерни почвени процеси

В почвата протича и интензивен газов обмен. През нощта газовете се изстудяват и проникват по-лесно между почвените частици. Изследванията показват, че кислородът в почвата се усвоява от растенията и животните и се включва в химичния състав на телата им. Основният газ във въздуха азотът в почвената атмосфера се фиксира от бактериите и се превръща в лесно усвоима за растенията форма. През деня поради затоплянето почвата се освобождава от значително количество серни, въглеродни газове и амоняк. Почвообразувателният процес се явява неразделна част от естествения биологичен и геохимичен кръговрат на веществата и енергията в биосферата.

Във връзка с биоразнообразието в почвата от особено значение са някои важни от гледна точка на икономиката човешки дейности – торенето в селското стопанство, растителната защита, добива на нефтопродукти, рудни и нерудни изкопаеми. При свръхдобив и неспазване на технологичните изисквания тези дейности могат изцяло да унищожат живота в почвата и да я превърнат в мъртва субстанция. Това налага грижливо отношение на обществото към  земята, като природен ресурс и капитал. Оптимизиране на природоползуването, дълбочинно и комплексно използуване на природните ресурси и смяна на характера на съвременното производство от отворено в затворено са условията за запазване живота в почвата и оцеляването на биосферата и човечеството.

Почвата е природно тяло, отличаващо се от растенията и животните, а така също и от основните скали и минерали, подчертава Докучаев. Тя се явява диалектическо единство между живото и неживото, съвкупност между биологическото, химическото и физическото начало и само в тази съвкупност действува, живее, съществува (Беллер, 1988). Съвсем естествено е, че поч­вения тип, това е исторически обособена съвкупност от почвени фактори и условия, определящи биологическата активност, микрофлората и микрофауната, химическия състав и богатството на почвите, което съчетано с нейната влажност формират плодородието й. Биологическата част на почвата представлява почти 10 % от нейната маса. Ето защо и най-малките промени в химичния състав на почвата довеждат до промяна на животинския и рас­тителен свят в нея и върху нея. Замърсяването на почвата е пряко свързано със замърсяването на атмосферата и хидросферата. В почвата нападат твърди и течни замърсители от промишлеността и селското стопанство. Основни замърсители на почвата се явяват металите, техните съединения; радиоак­тивните вещества; торовете -изкуствени и естествени; пестицидите.

През последните години особено внимание се отделя на замърсяването на почвата с тежки метали. Така например в почвата попадат около 0.4 млн. т олово годишно (Беус А. А., Грабовская Л. И., Тихонова Н. В., 1976). Най-много олово в атмосферата, хидро и литосферата попада от автомобилите. Според Алпатьев А. М. (1983) пределно допустимите концентрации на олово в растенията около магистралите се превишават от 2 до 20 пъти. Поради тази причина се препоръчва на 100 м от пътищата да бъдат създадени пътно-защитни пояси от горскодървесна и храстова растителност, която да не се използува за храна на животните и човека (Никифорова, 1975), Алпатьев (1983) привежда данни, че повишено съдържание на олово и цинк в почвите е било установено на 15 километра от един промишлен център в Саксония.

В резултат на интензивното автомобилно движение в големите градове съдържанието на олово достига 1000-2500 ч/милион срещу 100 части на милион в почвите в селските райони.

4. Фактори за развитие на почвенообразователния процес

Почвата, представлява не мъртво геологическо тяло, а жива, изключително сложна материя, място за обитаване на множество микроорганизми и висши животни и растения. Като среда за обитаване почвата се характеризира със следните фактори:

4.1. Едафични (почвени) фактори

Вече посочихме, че почвата представлява диалектическо съчетание между органичната и неорганичната материя. Тя притежава специфични физически свойства. За нея са свойствени: определена структура, водопроницаемост, аерираност, определена от порьозността й и др. Високата дисперсност на почвените частици позволява атмосферните валежи да проникват в долните слоеве на почвата и да се запазят там в капилярната й система. Почвените структурни частици съдържат в себе си различни йони, газове, водна пара и пр.

В повърхностният слой на почвата са концентрирани най-важните за живота на растенията микро- и макроелементи - фосфор, азот, калий, магнезий, желязо, кобалт, никел и др. В почвената влага са разтворени много химични елементи и съединения, тя служи като трансмисия на минералните соли до корените на растенията и оттам в листата, където взимат участие в процесите на фотосинтезата. Количествата на всички тези елементи, взети заедно, определят  богатството на почвата.

Ние многократно подчертаваме, че почвата притежава много биологически особености, тясно свързани с жизнеността на растителните и животински видове. В горният й слой е разположена кореновата система на растенията. В процеса на развитие, отмиране и отлагане, тя разрохква почвата, обогатява я на хумус, определя нейната микро- и макроструктура и заедно с това подобрява условията за живот на другите организми. Обитаващите в почвата ровещи организми способстват за равномерно разместване на земните частици и почвата като цяло, а след отмирането си стават източник на органическо вещество на деструктурните микроорганизми.

Почвените проучвания показват, че свойствата на почвата зависят не само от климатичните фактори, но и от жизнената дейност на почвените микроорганизми, които не само физически преместват почвата, но биофизически и биохимически я преработват и накрая създават необходимите за себе си и другите организми подходящи условия. В процеса на храненето си живите организми непрекъснато включват в кръговрата на веществата и енергията и почвения субстрат. Известно е, че климатическите фактори и жизнената дейност на растенията и животните и най-вече микроорганизмите, обуславят ежегодните циклични изменения в почвата, характерни за отделните географски области и зони.

Анализирайки влиянието на климата върху почвообразувателния процес, повечето автори отбелязват, че релефа играе съществена роля в този процес, при равни климатични условия, в долините се формират по-дълбоки, по-богати и по-влажни почви в сравнение със склоновете и билата на планините. Релефът преразпределя повърхностния отток, слънчевата радиация, силата и посоката на ветровете, а от тук водно-физичните свойства на дадена почва, еко- и микроклимата на съответното местообитание.

4.2. Хидротермични почвени фактори и аерация на почвата

Свойствата на почвата, в своята съвкупност, създават определен екологически режим, основни показатели на който се явяват: хидротермическите фактори и аерацията.

Почвените проучвания показват, че добре овлажнената почва се загрява по-добре и по-бързо и по-бавно изстива. Температурните колебания са най-чувствителни на повърхността на почвата. Трябва да се знае, че денонощните колебания на температурата засягат почвата до 1 метър дълбочина. През лятото температурата на почвата намалява с дълбочината, през зимата обратно, следователно миграцията на почвените организми през лятото е нагоре към повърхността, през зимата обратно надолу. Тази закономерност има важно значение за правилно определяне плътността на почвените организми, някои от които са вредители по растенията - напр. майският и юнските бръмбари.

Порьозността на почвата определя нейната аерация и обезпечава не само циркулацията на въздуха, но и на почвената влага. Върху аерацията на почвата влияят множество фактори: влагата, температурата на почвата и въздуха и пр. Порьозността се определя от физикомеханичния й състав. Леките песъкливи почви са по-порьозни и в същото време при тях аерацията също е добра.

Изследванията показват, че между физикомеханичния състав на почвата, хидротермичния режим и аерацията й има пряка зависимост. Например по-тежките глинести почви са с по-добър хидротермичен режим, поради факта, че глината по-добре свързва водата в капилярите си и със своята повърхност, отколкото леките, песъкливи почви. Обратно, при песъкливите почви аерацията е по-добра.

От многобройните почвени и екологически проучвания се стига до извода, че  плодородието на почвата се определя от нейното богатство, съчетано с почвеното овлажняване.

В заключение следва да подчертаем: влажността, температурата и аерацията на почвата изпълняват една от най-важните екологически функции са тясно свързани и взаимозависими помежду си. Сложният комплекс от тях обуславя хидротермичния режим на почвата, в резултата на което оказва решаващо въздействие върху съществуването на почвените и наземни обитатели.

4.3. Ролята на почвата в жизнената дейност на организмите

Благодарение на специфичните си свойства почвата играе изключително важна роля в живота на населяващите я организми и най-вече за растенията - тя ги снабдява с минерални соли и вода, като по този начин им дава възможност чрез процеса фотосинтеза да произведат органична материя.

За живота на растенията от особено значение е наличието на достъпна вода в почвата. Известно е, че в нея се акумулират различна биологически полезна и безполезна влага, т.е. в почвата съществува биологически полезна, свободно придвижваща се вода, главно по капилярен път и непрекъснато снабдява растенията с вода. За  в о д о с н а б д я в а н е т о  на растенията е от значение колкото е възможно по-лесно почвата да отделя необходимото им количество вода. Този показател зависи от структурата на почвата и степента на набухване на частиците й.

В почвознанието и растениевъдството е прието, че липсата в почвата на достъпна за растенията влага се нарича суша Според Радкевич (1983) и др. автори, почвоведи и еколози, различаваме физическа и физиологическа суша:

- ф и з и ч е с к а  с у ш а:  почвата и растенията,  изпитват физически  недостиг на влага. Случва се при атмосферни засушавания и то в области, където се разчита предимно на въздушното овлажняване. Характеризира се със сезонност и в зависимост от географската широчина и надморската височина физическото засушаване продължава от няколко дни до няколко години - например голямата суша в Етиопия - продължила повече от 10 години;

-  ф и з и о л о г и ч е с к а  с у ш а:  изключително сложно явление. Проявява се върху почви, сравнително добре физически запасени с вода, която физиологически е недостъпна за растенията. Известно е, че когато върху преовлажнените почви, поради замръзването водата става недостъпна за корените и не може да се използва. Върху сфагновите блата, прекомерното овлажняване блокира кореновата система, при някои дървесни, тревни и храстови видове и те не могат да приемат влагата, която тук е в излишък. При тези условия в резултат на анаеробни реакции се формират токсични вещества, възпрепятстващи нормалното водоснабдяване на растенията. Физиологическата суша се наблюдава и върху силно засолени почвени типове. Тук поради високото осмотично налягане на водния разтвор за повечето от растенията той се явява недостъпен.

Що се касае до  минералното хранене на растенията то почвата играе основна роля в живота на растенията - от нея минералните соли разтворени във вода чрез кореновата и проводящата система на растителността се включват  в процеса фотосинтеза. Подчертаваме, че извличането на минералните соли от почвата не е прост физически процес, просто изсмукване, а сложен биохимически процес, в който особена роля играят почвените микроорганизми. Известно е, че около корените и кореновите власинки се формира активна ризосфера, т.е. количеството микроорганизми тук е значително по-голямо отколкото в останалата част на почвата. Този факт се обяснява с това, че кореновите отделения въздействат благоприятно върху живота на заобикалящите ги микроорганизми и обратно отделенията на микроорганизмите подпомагат усвояването на минерални соли и водата от растенията, т.е. налице е явлението  симбиоза. По тази причина повечето висши растения имат характерна микориза, значително увеличаваща кореновата им активност. Често пъти обаче, микоризните гъби могат да се проявят и като паразити - например пънчушката (чума по дърветата) - при младите горски дендроценози тя е активен микрообразувател, в по-стара възраст, при отслабване на дърветата тя става паразит.

4.4. Ролята на органичната фаза на почвата в живота на екосистемите

Съществена роля в живота на растенията играе органичното вещество в почвата. То се състои от продуктите на хумификацията (аеробното разлагане) и не напълно разложени растителни и животински трупове и отпадъци. Хумусът, за всички почвени организми се явява основен източник на минерални соли и енергия. От него се определя почвената структура и нейното плодородие. Процесите на минерализация на свежите органични вещества обезпечава постоянно постъпване във водния разтвор на жизненоважните за растенията: азот, фосфор, калий, сяра, калций и микроелементите: мед, манган, желязо и др. От екологическа гледна точка трябва да се знае, че жизнената дейност на организмите, води до образуването на хумус и неговата минерализация от почвообразуващите скали в достъпна за растенията форма на съединенията и го концентрира в горните слоеве на почвата. Известно е, че хумусните вещества обезпечават водоустойчивата структура на почвата, при което създават благоприятен за растенията водно-въздушен режим. Не трябва да забравяме, че хумусът е и източник на физиологически активни съединения (витамини, органични киселини, полифеноли и др.), които стимулират растежа на растенията.

Главният енергетичен източник в почвата се явяват органичните вещества на корените. Тяхното количество определя числеността и видовото разнообразие на почвените обитатели. Високото съдържание на растителни остатъци в почвата, способства за значително развитие на сапрофагите, т.е. организми живеещи за сметка на отмрялата материя. Към тях се отнасят нисши организми и безхлорофилни растения, нисши и висши гъби и др.

Животните - сапрофаги също играят важна роля в минерализацията на органичната материя, те се хранят с нея, а от своя страна се явяват храна за хищните почвени животни и по този начин се явяват важно звено от процеса на превръщането на органичното вещество в минерално. Този процес завършва с пълно разлагане на растителното и животинско органично вещество на неорганична материя до пълна минерализация на микробното население на почвата.

Доказано е, че разпределението на органичното вещество в почвата и нейното плодородие се намират в тясна зависимост от климатичните условия, хидротермичния режим на почвата, нейната аерация и др. фактори. При оптималното им съчетаване протича хумуфикация на органичните остатъци в почвата и тогава се създава най-високоплодородния почвен тип - чернозема, тъмните почви на тропиците, сивите горски почви. В тези почви се развива богата флора и фауна и протича интензивен процес на натрупване и разлагане на органичната материя.

4.5.  Ролята на организмите в почвообразувателния процес

В геологическото развитие на Земята, почвата се е формирала под непрекъснатото въздействие на климатичните фактори и живото вещество. Микроорганизмите, растенията и животните обитаващи почвата се намират в постоянно взаимодействие както един с друг, така и със средата за обитаване - почвата. Тези взаимодействия са изключително сложни и многообразни. Животните и бактериите в процеса на храненето си употребяват растителните въглеводороди, мазнини и белтъчини. Гъбите разрушават целулозата и лигнина, т.е. дървесината. Хищниците се хранят с живата тъкан на своите жертви. Благодарение на тези взаимоотношения и в резултат на коренните изменения в биохимичните свойства основните скали в природата постоянно протича процес на почвообразуване.

Палеонтологията е доказала, че най-древните почвообразуватели са микроорганизмите. Те са се явили и функционират много преди растенията и животните да се появят върху Земята. Известно е, че микроорганизмите осъществяват в почвата и в биосферата, като цяло процеса на разлагане на органичната материя в минерални соли и вода, т.е. активно участват в биологическия кръговрат на веществата и енергията в екосистемите, синтеза на физиологически активните съединения, хумусообразуването, пълната минерализация на органичните отпадъци.

5. Особености на почвеното замърсяване

 Огромната част от природните ресурси включени в общественото производство под формата на твърди вещества, образуващи се като отпадъци  при производството на готовата продукция се изхвърлят непосредствено в околната среда, което създава цял комплекс от икономически, санитарно-хигиенни и екологични проблеми. Тези ненужни продукти заемат стотици хиляди квадратни километра площ, чието основно предназначение  е  производство на биопродукцията или за организация на отдиха. Oтпадъците от крупните топло електростанции често пъти заемат стотици хектара, плодородна земя и дори променят релефа на дадена територия.

Известно е, че промишлените или битовите отпадъци включват в себе си силно отровни или опасни химични съединения, които не се разлагат в почвата, не участват в процесите на самоочистване, тъй като те са „непознати” на деструктурните микроорганизми. Нещо повече, по пътя на  хранителните вериги  те могат да се включат в естествения кръговрат на веществата и чрез растенията да   попаднат в организма на човека или животните. Изключително опасни са  живачните и оловни съединения, калиев цианид и др. Установено е, че от металургичните предприятия ежегодно върху земята попадат около 154 650 т мед, 121 500 т цинк, 89 000 т олово, 12 000 т никел, 765 т кобалт, 1500 т молибден, 30,5 т живак.

Физиологичната роля на химичните елементи в околната среда и живота на организмите, включително и на човешкия,  е изключително разнообразна. Например калцият присъства в стените на кръвоносните съдове и способства за стабилността на клетките. Кобалтът е задължителен за функционирането на  черния дроб и компонент на витамин В12. Медта е активатор на някои ензими, а желязото присъства в молекулите, осъществяващи дишането. Магнезият е компонент на хлорофила, а манганът и молибденът участват в чернодробните процеси. Фосфорът е съставна част на нуклеиновите киселини и на редица ензими. Доказано е, че калият е регулатор на процеса осмоза в клетъчните вакуоли. Цинкът е активатор на много ензими в млекопитаещите и  растенията.

Други второстепенни микроелементи (Cd, Ni, Ag) могат също да действат като активатори на ензими, но заменяйки нужните микроелементи, предизвикват отравяне.

Установени са следните закономерности по отношение разпределението на главните и второстепенни елементи в почвата:

- основните замърсявания на почвите в страната в нашата страна са с: тежки метали (олово, мед, цинк, кадмий, кобалт, желязо, арсен и др.),  нефтопродукти (въглеводороди, масла и т.н) и пестициди (фунгициди, инсектициди и т.н). Общата площ на замърсените земеделски земи, с тежки метали, в Р. България в следствие промишлеността е около 43 660 ха, и представлява приблизително 0,9 % от общите територии със земеделски земи. Като тези територии са замърсени преди 2000 година. 

След 2000 г. новите замърсявания, поради икономическата криза и реформите в индустрията са минимални. Данните за съдържание на тежки метали, в районите с трайни насаждения, периодично третирани с препарати за растителна защита (фунгициди, инсектициди и т.н.), показват, че при около 7 % от тях, замърсяването е  над ПДК;

- от друга страна замърсяването на почвите с нефтопродукти е много ограничено. Не са регистрирани площи, замърсени с полиароматни въглеводороди (РАН), в концентрации,  които да оказват вредно въздействие върху почвите, съдържанието на полихлорирани бифенили (РСВ) е значително под справочните фонови стойности. В периода  1997-2000 г., бяха извършени проучвания и картиране на наличните  остатъчни количества пестициди в обработваемите почви, и бяха установени единични, локални случаи на незначително замърсяване с лесно разграждащи се пестициди. Заедно с това бяха  идентифицирани 6 912 броя стари замърсявания, които представляват: промишлени площадки и такива на миннодобивни предприятия; депа за битови, промишлени и опасни отпадъци; площадки за добив и съхранение на нефтопродукти и  негодни за употреба пестициди.

В резултат на някои производствени процеси в почвите попадат три групи органични съединения: полиароматни въглеводороди (PAHs), полихлорирани бифенили (PCBs) и органохлорни пестициди. Това налага изграждането на система за мониторинг и наблюдение на складовете за съхранение на залежали и забранени за използване препарати за растителна защита, както и на предприятията работещи с полиароматните въглеводороди (PAHs), полихлорирани бифенилите (PCBs). 

В почвата тежки метали: мед, олово, хром, манган и други, чрез напояване със замърсени промишлени води или от промишлено замърсен въздух и чрез химичните торове. Основни замърсители са флотационните фабрики, металургичните заводи, рудодобивните предприятия, автомобилните двигатели. Тежките метали са особено опасни, защото са устойчиви. Те причиняват болести, които засягат почти всички човешки органи. Основни замърсители, които са установени в почвата  са олово, кадмий, цинк, мед и арсен. За някои райони се провеждат допълнителни изследвания по отношение на специфични за тях замърсители. 

По своя състав и свойства тежките метали се разделят на две групи:      - есенциални тежки метали – към тази група метали се отнасят: медта (Cu), молибдена, цинкът (Zn), кобалта (Co). Като микроелементи те са задължителни за нормалното развитие и растеж на организмите. За тях, говорим и пишем като замърсители на почвата, когато те са натрупани в нея в големи количества, които надвишават фоновото им съдържание и естествените им концентрации. Под природен фон или фоново състояние по отношение на тежките метали разбираме съдържанието на метали в почвата, обусловени от местните природни фактори;

- токсични тежки метали – растенията нямат нужда от тях. При нормално, фоново съдържание н почвата, тези метали не влияят на  растенията и не се влияят от тях, но в големи концентрации стават фитотоксични. Такива са - оловото, кадмият, живакът, цезият. 

Известно е, че замърсяването на почвата се явява функция от степента на развитие и химизация на селското стопанство и развитието на останалите отрасли на индустрията.

Проучванията на Института по почвознание и програмирането на добивите „Пушкаров” и ИАОС, показват, че в  Северозападен район замърсяване на земеделските земи е най-силно на територията на общините Бойчиновци, Монтана и Мездра (завод Елисейна) с цинк, мед и кадмий – от 0.5 до 2 пъти ПДК, а с олово и арсен над 2 пъти ПДК;

В Северен централен и Североизточен райони няма регистрирано сериозно замърсяване на почвите;

В Югозападен район, замърсяване на земеделските земи с цинк, мед и кадмий от 0.5 до 2 пъти ПДК, а с олово и арсен над 2 пъти ПДК е установено на територията на община „Столична”. Наличие на олово, цинк, кадмий и арсен от 0,5 до 2 пъти ПДК и на мед – 2 пъти ПДК е установено в поречието на река Тополница (на територията на общините Златица, Пирдоп, Чавдар, Челопеч, Мирково, Копривщица и Ихтиман);

В Южен централен район е установено замърсяване на земеделските земи с цинк, мед, кадмий и арсен от 0.5 до 2 пъти ПДК и олово над 2 пъти ПДК е в общините Кърджали и Рудозем. В Мадан количеството на кадмия в някои почви е над 2 пъти ПДК. Между 1 и 2 пъти ПДК са замърсени някои участъци със земеделски земи в общините Пловдив, Асеновград и Тополовград. Наред с необходимостта от вземане на мерки за премахване на замърсяванията съществуват обширни екологично чисти територии.

6. Видове почви според степента на  антропогенно въздействие

От гледна точка на антропогенното въздействие се различават три вида почви - нарушени, замърсени и деградирани:

6.1. Нарушени почви

Това са терени повлияни в една или друга степен от  строителство, от  добивната  промишленост (минни разработки, кариери и пр.) и други видове антропогенна дейност. Тези почви временно и частично, или дълготрайно и безвъзвратно  са загубили своите качества и функции, като среда за обитаване на растителните формации и са непригодни за селскостопанско или горскостопанско производство. В България те възлизат на  около 1.25 млн. хa. Това налага, новото строителство да не се извършва върху селскостопански или горскостопански терени, а върху  негодните за производствени  цели земи.

За съжаление най-големите потенциални замърсители на околната среда в нашата страна са построени в най-плодородните райони на страната – Оловноцинкивия завод в плодородното тракийско поле край Пловдив, заводите на Димитровград в особено ценните за зеленчукопроизводство земи; Топлоелектрическите централи на Енергийния комплекс Марица изток, израснаха в Равно Загоре, една от житниците на България в недалечно минало. Жилищните комплекси в София се разширяват върху равнината част  на Софийското поле, а не  към Витоша, Стара планина или Верила.

6.2. Замърсени почви

Този тип почви, в резултат на антропогенната дейност имат повишено съдържание на вещества с вредно въздействие върху растителността, животните и в крайна сметка върху човека. Обикновено замърсяванията са с тежки метали, пестициди или изкуствени торове.

6.3. Деградирани почви

В тази група увредени почви се включват  почвени ресурси с нарушена или изцяло разрушена структура, добивите от тях са намалени вследствие на ерозията, на вкиселяването, на повърхностното преовлажняване (заблатяване) и на засоляването. Неразумното торене и поливане, липсата на сеитбообръщение, неадекватната агротехника, са причините поради които повече от  една трета от обработваемите земи у нас се нуждаят от рекултивация и мелиоративни мерки.

6.4. Ерозията, като процес на деградация на почвените ресурси

Както е известно, ерозията е процес на разрушаване на горните слоеве на почвата  съпроводено с нарушаване на целостта им и изменение на техните физико-механични, химични и агротехнически свойства. Този процес е съпроводен с пренасяне на почвени частици или агрегати. Ерозия възниква и протича  под въздействието на ветрове, вода, температурни, антропогенни, геоложки въздействия и други въздействия с разнообразен произход. Най-широко разпространени са ветровата и водната ерозия. Огромните селскостопански блокове, създадени в резултат на укрупняването на селското стопанство, са подложени на интензивна ветрова ерозия.

По своята същност, ерозията на почвата е процес на механично разрушаване и отнасяне на почвената маса под действието на водата и вятъра. При този процес се активизира йонния обмен, което води до  постепенно намалява количеството на хранителните вещества и хумусът в почвата. Ежегодните загуби на хумус от водната ерозия дори при склонове с неголям наклон (2-3°) може да достигнат 1000 и повече  кг на хектар.

В резултат на ерозионните процеси  се влошават структурата и водно-въздушният режим на почвата. Нарастват с около 1,5 пъти разходите за обработка на ерозираните почви в сравнение с неерозираните. 

обратно нагоре