Zanieczyszczenia gleb i gruntów

Zanieczyszczenia są to substancje chemiczne i radioaktywne oraz mikroorganizmy występujące w glebach w ilościach przekraczających ich normalną zawartość, niezbędną do zapewnienia obiegu materii i energii w ekosystemach. Pochodzą one m.in. ze stałych i ciekłych odpadów przemysłowych i komunalnych, gazów i pyłów emitowanych z zakładów przemysłowych (chem., petrochem., cementowni, hut, elektrowni itp.), gazów wydechowych silników spalinowych oraz z substancji stosowanych w rolnictwie (nawozy sztuczne, środki ochrony roślin). Zanieczyszczenia mogą zmieniać właściwości fizyczne, chemiczne i mikrobiologiczne gleby, obniżając jej urodzajność, a więc powodują zmniejszenie plonów i obniżenie ich jakości, zakłócają przebieg wegetacji roślin, niszczą walory ekologiczne i estetyczne szaty roślinnej, a także mogą powodować korozję fundamentów budynków i konstrukcji inżynierskich, np. rurociągów. Najbardziej rozpowszechnione zanieczyszczenia gleb to: związki organiczne (np. pestycydy), metale ciężkie (np. ołów, rtęć) i azotany.

Chemiczne przekształcenie gleby, polega na zmianie jej odczynu (zakwaszenie albo alkalizacja) zasoleniu lub zatruciu w wyniku antropopresji, tj. zamierzonego lub nieoczekiwanego skutku działalności człowieka. Jednym z podstawowych parametrów chemicznych gleby jest odczyn. Wpływa on na kierunek procesów glebowych, wietrzenie skał macierzystych, mineralizacji i humifikacji szczątków organicznych, nitryfikacji (utlenianie jonów amonowych do azotanów) i denitryfikacji (tj. redukcji azotanów do amoniaku lub azotu) oraz rozwój organizmów żyjących stale lub przejściowo w glebie (edafonu) i wzrost roślin, a także na stopień agresywności gruntu. Zakwaszenie gleby jest wynikiem zachodzących w niej procesów rozkładu substancji organicznej, procesów życiowych roślin, których produktami są kwasy organiczne i nieorganiczne nitryfikacji oraz hydrolizy soli glinu i żelaza (np. chlorku glinu - AlCl3). Wzrost zakwaszenia powodują dodatkowo kwaśne opady, które wprowadzaj do gleby jony siarczanowe, azotanowe, chlorkowe i hydronowe (wodorowe) oraz inne zanieczyszczenia wymywane z atmosfery (zanieczyszczenia powietrza). Degradujące działanie kwaśnych opadów na podłoże oraz zwiększonego zakwaszenia gleby, polega na rozkładzie minerałów pierwotnych i wtórnych, uwalnianiu z glinokrzemianów - glinu, który w formie jonowej ma właściwości toksyczne, wymywaniu składników mineralnych z kompleksu sorpcyjnego oraz na znacznym zmniejszaniu aktywności mikroorganizmów. Do alkalizacji gleby prowadzi natomiast wymywanie z atmosfery pyłów, np. cementowych oraz nadmierne wapnowanie. Groźne zanieczyszczenia gleby stanowią występujące w nadmiarze azotany, których źródłem jest nadmierne nawożenie gleb azotem, zanieczyszczona atmosfera lub ścieki. Azotany opóźniają dojrzewanie roślin, zmniejszając ich odporność na choroby, szkodzą wyleganiu, powodują zanik przyswajalnej miedzi oraz są prekursorami kancerogennych, teratogennych i fitotoksycznych nitrozoamin. Rośliny uprawiane na glebach o nadmiernej zawartości azotu, szkodzą zdrowiu ludzi i zwierząt.

Uszkodzenia mechaniczne, nadmierne nawożenie i zanieczyszczenie gleby, pogarszają stan jej warstwy powierzchniowej (poziom akumulacyjny, próchniczy), w której gromadzą się związki mineralne i organiczne, mające znaczenie dla żyzności gleby oraz większości zanieczyszczeń. Trwały spadek żyzności gleby w wyniku procesów ługowania (tj. bielicowania i laterytyzacji), jest spowodowany obniżeniem ilości i jakości próchnicy w glebie, zakwaszeniem, wymywaniem kationów zasadowych (tj. wapnia, magnezu, potasu), a także zniszczeniem struktury gleby i oznacza degradację gleby oraz obniżenie jej wartości użytkowej (stopnia bonitacji). Chemizacja rolnictwa, obejmująca stosowanie nawozów sztucznych, chemicznych środków ochrony roślin, preparatów poprawiających strukturę gleby, sprzyja akumulacji substancji toksycznych w środowisku.

Przyczyną degradacji gleby są zmiany klimatu, rabunkowa gospodarka rolna, obniżenie poziomu wód gruntowych i antropopresja. Przykładem antropopresji wieloprzestrzennej, o ogromnym znaczeniu, jest wylesianie (deforestacja) na skutek wyrębu lasu, selektywnego pozyskiwania drewna, degradacji lasów przez czynniki antropogeniczne, np. zanieczyszczenia powietrza, czy odwodnienie terenu. Z wylesieniem wiąże się także proces denudacji, tj. ustawicznego niszczenia profilu glebowego i wyrównywania powierzchni ziemi w wyniku erozji wodnej i wietrznej (eolicznej)- Do procesów niszczących glebę należy także zmęczenie gleb, wyczerpanie składników troficznych (tj. pokarmowych) i zmniejszenie powierzchni uprawnej. Zmęczenie gleby jest to obniżenie żyzności na skutek zachwiania równowagi dynamicznej przez nieumiejętne nawożenie lub zanieczyszczenia. Część zanieczyszczeń jest również wymywana z poziomu eluwialnego gleby i powoduje zanieczyszczenie wód powierzchniowych i podziemnych.