Przez pojęcie degradacji gleby rozumie się modyfikacje jej fizycznych, chemicznych i biologicznych właściwości, pogarszające biologiczną aktywność środowiska, ze szczególnym uwzględnieniem produkcji środków żywności, warunków ekologiczno-sanitarnych populacji ludzkich i estetycznych walorów krajobrazu.
Czynniki degradujące można podzielić na:
Naturalne: powstające bez czynnego udziału człowieka, czyli erozja, pożary, susza, trzęsienia ziemi;
Antropogeniczne: spowodowane przez człowieka, czyli zatrucie metalami ciężkimi i substancjami toksycznymi obecnymi w nawozach, zatrucie chemia roślinną, eksploatacja kopalń, zabudowa miejska, składowanie odpadów.
Można wyróżnić trzy podstawowe procesy degradacji:
Degradacja fizyczna - polega na stracie określonej masy gleby wskutek erozji wodnej, spowodowana jest zmianami struktury gleby, zlewności i zaskorupienia powierzchniowego oraz nadmiernym zagęszczeniem i niekorzystnymi zmianami stosunków wodnych;
Degradacja chemiczna - spowodowana jest dekalcytacją (odwapnieniem), zakwaszeniem, przemywaniem, zmianami ilościowymi i jakościowymi próchnicy, zniszczeniem kompleksu sorpcyjnego gleby, zasoleniem, zanieczyszczeniami przemysłowymi, chemizacją rolnictwa-, co prowadzi do zmniejszenia jej żyzności.
Degradacja biologiczna - obejmuje zmęczenie gleby, jej wyjałowienie, zatrucia i ubytek próchnicy.
Degradacja gleb wywołana przez erozję:
Erozja to proces rozmywania (erozja wodna) lub rozwiewania (erozja wietrzna) powierzchniowej warstwy gleb. Do głównych przyrodniczych czynników wpływających na erozję zalicza się:
- rzeźbę terenu (najważniejsze jest tu nachylenie, a następnie długość, kształt i ekspozycja stoków)
- gleby charakteryzujące się różną podatnością na rozmywanie lub rozwiewanie
- klimat (głównie wielkość i rozkład opadów atmosferycznych)
- szatę roślinną (wpływa ograniczająco)
- sposób użytkowania terenu
Naturalną erozję nasilają:
- niszczenie naturalnej szaty roślinnej (leśnej i trawiastej)
- nieprawidłowa uprawa ziemi ( m. in. silna mechanizacja rolnictwa)
- wadliwy dobór roślin uprawnych
- niewłaściwy wypas bydła
- nieprawidłowe melioracje wodne
Erozja wodna może mieć charakter powierzchniowy (zniszczeniu ulega cała powierzchnia terenu), liniowy (zniszczenia mają charakter liniowy), ruchów masowych (spełzywanie-powolne przesuwanie się dużych mas na stoku, soliflukcja-zsuwanie się wierzchniej warstwy po głębszej, zamarzniętej warstwie podłoża, osuwiska-przemieszczanie mas zwietrzeliny na stoku, zazwyczaj gwałtowne, sufozji- zniszczeniu mogą ulec niekiedy duże obszary terenu, lub abrazji.
Erozja może prowadzić do zaburzenia poziomu próchniczego, spłycenia, a nawet całkowitego zniszczenia profilu glebowego, czyli denudacji. Powoduje szkody w uprawach, m. in. uszkodzenia mechaniczne, odsłanianie systemu korzeniowego, zasypywanie roślin. Szczególnie niebezpieczne są burze pyłowe i piaskowe, powszechne w strefach klimatu suchego i półsuchego. Gleby erodowane tracą również zdolności chłonne, co objawia się zwiększeniem zagrożenia powodziowego.
Chemiczne zanieczyszczenia gleb.
Chemiczne zanieczyszczenia gleb powodują niekorzystne zmiany aktywności biologicznej, zmiany właściwości fizycznych oraz zwiększenie podatności na erozję. Jednym z przejawów zachwiania równowagi biologicznej jest zjawisko spowodowane m. in. wadliwą uprawą (monokultury), nawozami mineralnymi, wyczerpaniem się składników pokarmowych, pogorszeniem się struktury gleby, nadmiernym rozwojem szkodliwych mikroorganizmów (bakteriofagów) bakteriofagów nagromadzeniem szkodliwych dla roślin ich metabolitów, metabolitów także pestycydami oaz pyłami i gazami emitowanymi przez zakłady przemysłowe. Na zmęczenie gleb ponadto maja wpływ zaburzenia biocenotycznych organizmów glebowych. Długotrwała kumulacja niektórych substancji toksycznych (węglowodorów chlorowanych, herbicydów, związków rtęci i arsenu) może doprowadzić do przekształcenia gleb w biologiczne pustynie.
Źródło zanieczyszczenia |
Rodzaje zanieczyszczeń |
Przemysł |
Substancje mineralne, węglowodory, ścieki, metale ciężkie, pyły, dymy, tlenki azotu, nawozy |
Kopalnie |
Pyły, metale ciężkie, ługi (wypłukiwane przez deszcz) |
Rolnictwo |
Pestycydy, ścieki, nawozy |
Transport |
Węglowodory, kauczuk, azbest, związki ołowiu, tlenki azotu, tlenki węgla |
Gospodarstwa rodzinne |
Opakowania (szkło, tworzywa sztuczne, metale), ścieki, detergenty |
Przemysłowe zanieczyszczenia gleb.
Długotrwałe oddziaływanie zanieczyszczeń przemysłowych może być przyczyną poważnych zmian chemicznych i biologicznych w środowisku glebowym.
Głównym źródłem jest emisja zanieczyszczeń z powietrza atmosferycznego. Stopień i rodzaj zanieczyszczenia gleby zależy, więc w dużym stopniu od zanieczyszczenia atmosfery.
Chemiczną degradację gleb powodują przede wszystkim trzy rodzaje procesów prowadzące do zmiany odczynu gleb, akumulacji w glebie pierwiastków śladowych oraz skażenia gleby węglowodorami.
Procesy prowadzące do zmiany odczynu gleb |
||
Proces |
zanieczyszczenie |
Opis działania |
Zakwaszenie |
Związki siarki (SO2, SO3, H2SO4, FeS, H2S) i inne opadające w postaci kwaśnych deszczów |
Ogranicza i hamuje rozwój mikroorganizmów, przy wysokich stężeniach niszczy młode tkanki roślin i powoduje utratę zdolności przyswajania składników pokarmowych, sprzyja wymywaniu trudno rozpuszczalnych substancji mineralnych, przez co zostaje naruszona równowaga składników pokarmowych astępuje wyzwolenie substancji toksycznych |
alkalizacja |
Pyły emitowane z zakładów cementowych, związki wapnia, magnezu, sodu, amoniak |
Nadmierna alkalizacja prowadzi do naruszenia równowagi przyswajalnych składników pokarmowych, w wyniku czego pogarszają się warunki asymilacji i oddychania roślin. |
zasolenie |
Związki sodu (NaCl, Na2SO4, Na2CO3) |
Zasolenie gleby powyżej pewnej granicy tolerancji działa destrukcyjnie na jej strukturę i porastającą ją roślinność |
Procesy prowadzące do akumulacji w glebie pierwiastków śladowych, zwłaszcza metali. Wynikają zarówno ze zjawisk naturalnych, jak i działalności gospodarczej człowieka. Do ogólnego bilansu metali w glebie dochodzą zarówno ilości z ich naturalnego obiegu, jak i z chemizacji rolnictwa. Procesy prowadzące do skażenia gleby węglowodorami wiążą się z przenikaniem do gleb związków ropopochodnych Zanieczyszczenia pochodzą z nieszczelnych urządzeń i instalacji, powstają w wyniku ich niewłaściwej obsługi, niewłaściwego postępowania ze ściekami i odpadami, braku podstawowych zabezpieczeń przed skutkami awarii. Coraz częściej pojawiają się zanieczyszczenia wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA), powstającymi w procesach niepełnego spalania węgli.
Rolnicze zanieczyszczenia gleb
Rolnicze zanieczyszczenie gleb następuje wskutek nieumiejętnego nawożenia mineralnego i nadmiernego stosowania nawozów organicznych. Spowodowane jest także stosowaniem chemicznych środków ochrony roślin (pestycydów). Nawozy sztuczne podnoszą wydajność gleby, ale nieumiejętnie stosowane - nasilają jej chemiczne wyjałowienie i zmniejszają aktywność biologiczną środowiska. Poza tym wraz ze zwiększaniem dawkowania stają się coraz mniej skuteczne. Nadmierne wprowadzenie do gleb nawozów mineralnych powoduje:
Naruszenie równowagi jonowej, wzmagające ubytek składników (intensywna wegetacja roślin i zwiększone pobieranie innych składników zawartych w glebie albo nasilenie procesów wymywania przez koncentrację i zakwaszające działanie jonów);
Upośledzenie zdolności roślin do przyswajania innych niezbędnych do życia składników odżywczych (np. miedzi w wyniku nadmiaru potasu, azotu, fosforu);
Degradację struktury gleby;
Zatrucie środowiska substancjami toksycznymi, np. metalami ciężkimi.
Nawozy organiczne
Są to w różnym stopniu przekształcone ścieki zwierzęce lub odpady komunalne: obornik,, gnojowica, gnojówka, kompost i osady ściekowe. Racjonalnie stosowane przyczyniają się do wzrostu plonów, ale przedawkowane mogą być przyczyną różnych uciążliwości dla środowiska i człowieka (wzrośnie m.in. biochemiczne zapotrzebowanie tlenu, wystąpi możliwość zanieczyszczenia azotem oraz zakażenia uprawianej roślinności patogenami, takimi jak bakterie, wirusy, jaja robaków pasożytniczych). W osadach ściekowych zawartość metali ciężkich (np. cynku lub kadmu) może przekraczać dopuszczalne granice. Poza tym mogą one być źródłem niebezpiecznych związków organicznych: dioksyn i furanów, polichlorowanych dwufenoli, pestycydów chloroorganicznych, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, wtalanów i innych.
Chemiczne środki ochrony roślin (pestycydy)
Są to naturalne lub syntetyczne substancje, stosowane przede wszystkim w rolnictwie do zwalczania chwastów, chorób i szkodników roślin. Definicja ta obejmuje też wszelkie substancje, których zadaniem jest regulowanie wzrostu roślin lub owadów, jak też wszelkie defolianty lub też desikanty. Pestycydy oprócz skutków pozytywnych wykazują niestety także działanie negatywne - kumulują się w glebie i tkankach, niektóre hamują tworzenie się brodawek na korzeniach roślin motylkowych, niektóre mają działanie rakotwórcze, powodują alergie, patologiczne zmiany w układzie nerwowym i układzie krążenia oraz wiele innych dolegliwości. Ich trwałość w glebie zależy od wielu różnych czynników, np. ilości mikroorganizmów, odczynu gleby lub jej struktury.
Zasolenie
Nieprzewidzianą przyczyną uaktywnienia procesu wtórnego zasolenia gleb okazało się zwiększone parowanie i transpiracja pól sztucznie nawadnianych w strefach klimatu suchego. Wywołanie wyjątkowo wysokiej ewaporacji na obszarach pól irygowanych doprowadziło do nadmiernej koncentracji w glebie różnych soli, chociaż do irygacji użyto wód o niskim stopniu zasolenia.
Oprócz rolnictwa i przemysłu istotnym źródłem zanieczyszczenia gleb jest motoryzacja (najgroźniejsze jest zanieczyszczenie ołowiem, znajdującym się w spalinach emitowanych z silników benzynowych).
Pustynnienie i stepowienie
Jest to proces spowodowany postępującym niedostatkiem wody w glebie i w przyziemnej części atmosfery. Nadmierne wylesianie i odwadnianie terenu oraz intensywne rolnictwo (szczególnie wypas bydła) to główne czynniki stepowienia krajobrazu. Przyczyny i skutki stepowienia są następujące:
zmniejszenie ilości i regularności opadów atmosferycznych;
intensywny spływ powierzchniowy bez wnikania wody do gleby;
zwiększone parowanie z powierzchni gruntu;
pozbawienie ziemi należytej okrywy roślinnej, zastąpienie jej wielkimi monokulturami roślinnymi;
wadliwie przeprowadzone melioracje;
nadmierne użytkowanie do celów przemysłowych i komunalnych wód powierzchniowych i podziemnych.
Zniekształcenie gruntów
Są to niekorzystne zmiany budowy i właściwości powierzchni ziemi i stosunków wodnych na danym terenie. Do gruntów zniekształconych należą: deformacje spowodowane działalnością górniczą, składowiska odpadów, tereny zawodnione, pozbawione szaty roślinnej, zanieczyszczone mechanicznie i chemicznie, obszary zabudowane, osuwiska. Następuje szybkie pomniejszanie ogólnej powierzchni gleb. W skali świata powierzchnia nieużytków zajmuje już blisko 35% obszaru lądu (łącznie z wodami).