Реферат - Загрязнения почв - файл n1.doc

Реферат - Загрязнения почв
скачать (926 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc926kb.20.11.2012 03:46скачать

n1.doc

  1   2



Реферат на тему:

«Загрязнения почв»


Москва 2008



Содержание:

Стр.

Введение……………………………………………………………………………………….....3

Влияние атмосферы на почвенный покров………………………………………………………………………………………......3-4

Радиоактивные загрязнения почвы…………………..……………………………………….4-5

Общая оценка деградации и химического загрязнения почв:

Тяжелые металлы……….…………………………….………………………………6-10

Отходы…………………………………………………..…….………………….…..10-12

Гигиена почвы. Обезвреживание отходов………………………………..…………..…...12-15

Очищение почв:

Процесс промывки почвы………………………………………………….……..…16-17

Основные этапы процесса рекультивации почвы и донных отложений….……..17-19

Инновационные технологии рекультивации почв…………………………….….19-21

Почва как сорбционный барьер…………………………………………………………....21-23

Проблемы экологической оценки почв……………………………………………………23-24

Охрана почв…………………………………………………………………………………24-25

Основные понятия……………………………………………………………………….….25-26

Список использованной литературы………………………………………………………….27


ВВЕДЕНИЕ
Определенная часть почв, как в России, так и во всем мире с каждым годом выходит из сельскохозяйственного обращения в силу разных причин. Тысячи и более гектаров земли страдают от эрозии, кислотных дождей, неправильной обработки и токсичных отходов. Чтобы избежать этого, необходимо ознакомиться с негативным воздействием на почву. Сама проблема загрязнения и деградации почв была актуальна всегда. Сейчас к сказанному можно еще добавить, что в наше время антропогенное влияние сильно сказывается на природе и только растет, а почва является для нас одним из главных источников пищи и одежды, не говоря уже о том, что мы по ней ходим и всегда будем находиться в тесном контакте с ней.

В отношении почв наметилась тенденция к снижению плодородия: уменьшается содержание гумуса в пахотном слое за счет резкого сокращения вносимых доз органических и минеральных удобрений и недостаточной культуры земледелия, возрастают процессы эрозии, переувлажнения (по данным госучета 38% всех угодий занимают переувлажненные и заболоченные земли) и переуплотнения почв.
Почва представляет собой природный ресурс, который не убавляется при эксплуатации, а изменяет свои свойства, прежде всего продуктивность. Возможности почв переносить современные механические нагрузки, принимать чуждые ей вещества и обеспечивать процессы самоочищения имеют пределы. Постоянно происходящая утрата части земельных ресурсов происходит разными путями. Перечислим их в порядке количественной значимости: водная и ветровая эрозия почвы, обусловленная нарушением естественного растительного покрова; изъятие площадей под сооружение различных объектов, под полигоны, отвалы, водохранилища, горные выработки и др.; вторичное засоление почвы, вызываемое бездренажным орошением и неконтролируемой подачей воды; утрата плодородия в результате неправильной агротехники, в основном из-за отсутствия севооборотов; деградация почвы (переуплотнение и т. п.); химическое загрязнение почвы. Основные направления научных и технологических разработок, направленных на поддержание плодородия почв, можно сформулировать так: создание эффективной почвозащитной системы земледелия, которая в конкретных условиях обеспечит наилучшие конечные результаты; применение системы "нулевой" обработки, предусматривающей несколько операций за один проход техники; грамотное использование удобрений и средств борьбы с вредителями и сорняками; проведение мероприятий по мелиорации и рекультивации земель.

ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРЫ НА ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ


Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенно березы дуба) к загрязнению воздуха выявлена давно. Совместное действие их факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор выветривания горных пород и ухудшения качества несущих грунтов. Кислотные дожди понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы. Исследованиями в центральной части Европейской России установлено, что снеговые воды здесь имеют, как правило, близнейтральную или слабо щелочную реакцию. На этом фоне выделяются районы как кислотных, так и щелочных атмосферных осадков. Снеговые воды с нейтральной реакцией характеризуются низкой буферностъю и поэтому даже незначительное повышение концентраций в приземной атмосфере оксидов серы и азота может привести к выпадению кислотных атмосферных осадков на обширных территориях. Прежде всего это касается крупных заболоченных низменностей, в которых происходят накопление загрязняющих веществ атмосферы вследствие проявления низинного эффекта аврального осаждения.


РАДИОАКТИВНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ

В настоящее время радиационная обстановка в России определяется глобальным радиоактивным фоном, наличием загрязненных территорий вследствие Чернобыльской (1986 г.) и Кыштымской (1957 г.) аварий, эксплуатацией урановых месторождений, ядерного топливного цикла, судовых ядерно-энергетических установок, региональных хранилищ радиоактивных отходов, а также аномальными зонами ионизирующих излучений, связанных с земными (природными) источниками радионуклидов.

Из продуктов деятельности АЭС особую опасность представляет тритий, накапливающийся в оборотной воде станции и поступающий затем в водоем-охладитель и гидрографическую сеть, бессточные водоемы, подземные воды, приземную атмосферу.
26 апреля 1986г. - произошла авария на Чернобыльской АЭС (Украина, СССР). В результате взрыва четвертого реактора в атмосферу было выброшено несколько миллионов кубических метров радиоактивных газов, что во много раз превысило выброс от ядерных взрывов над Хиросимой и Нагасаки. Ветры разнесли радиоактивные вещества по всей Европе. Из зоны радиусом 30 км от взорвавшегося реактора была проведена полная эвакуация жителей. Проживание в ней запрещено.

При первом неконтролируемом взрыве на Чернобыльской АЭС в окружающую среду поступали очень опасные при попадании в организм человека сильно радиоактивные "горячие частицы", представляющие собой тонкодисперсные фрагменты графитовых стержней и других конструкций атомного реактора. Общая площадь загрязнения в результате Чернобыльской аварии цезием-137 плотностью 1 -5Ки/км2 только на территории России в 1995 году составила около 50 000 км2.

Площадь земель государственного фонда России, загрязнённая долгоживущими радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС, в 1991 году составляла около 1 млн. га.

Внедрение современных методов радиационной защиты в частных сельских хозяйствах:

проект направлен на внедрение специальных добавок в почву и корма, особенно в небольших частных фермерских хозяйствах, которые являются группой наибольшего риска. Предусматривается внедрение новых агротехнических технологий.

Наиболее сильному загрязнению подверглась зона, непосредственно прилегающая к аварийному реактору, куда попали куски активной зоны, выброшенные взрывом, и крупные частицы. Надежных данных по составу и распределению радиоактивного загрязнения в первые недели после аварии нет. Однако материалы выбросов, безусловно, содержали широкий набор радиоактивных веществ, обладающих разнообразными физическими, химическими и биологическими свойствами. В тот период основное воздействие на здоровье населения оказал радиоактивный йод - изотоп 131I.

Радиоактивные частицы осаждались на почву, растения, здания, оборудование и прочие предметы. Гамма-излучение этих частиц внесло основной вклад в так называемую дозу "внешнего излучения", полученную населением в первые месяцы после аварии. От выпадения радиоактивных осадков вследствие аварии на Чернобыльской АЭС в первую очередь пострадали сельские районы, занятые в основном лесами и заболоченными территориями, а также пахотными землями и пастбищами. До аварии традиционным занятием для местного населения было сельское хозяйство (в основном, производство зерна, картофеля и льна и животноводство), а также сбор грибов, ягод, охота и рыбная ловля. Важными составляющими экономики на местном уровне были также лесная промышленность и торфоразработки.

Самые первые мероприятия по ликвидации последствий аварии (1986-1991 годы)

были направлены на защиту населения от радиоактивных выбросов. Это было достигнуто посредством срочной эвакуации населения. Главными критериями стали плотность загрязнения радиоактивным изотопом цезия (137Cs) и средняя индивидуальная доза в каждом населенном пункте. Работы по очистке от загрязнения включали в себя мытье зданий и улиц, удаление верхнего слоя почвы и захоронение загрязненного оборудования. Для того чтобы помешать дальнейшему распространению радиоактивности, вокруг аварийного реактора было построено специальное здание - так называемое укрытие или саркофаг. В этой зоне была удалена почва, подвергшаяся сильному загрязнению.

Были введены ограничения по землепользованию, а также ужесточен контроль за радиационным загрязнением продуктов питания и прочей продукции. В последующие годы нормативы радиационного загрязнения продолжали последовательно ужесточаться. Ограничения землепользования были подкреплены введением сельскохозяйственных контрмер по предотвращению миграции радионуклидов из почвы в продукты питания. Для этих целей была создана сильная научно-исследовательская база. Десятки таких контрмероприятий были испытаны, некоторые из них были впоследствии внедрены в повседневную практику.

Контрмеры в сельском хозяйстве:

Улучшение пастбищ; использование дополнительных удобрений и извести по необходимости; применение пищевых добавок, поглощающих радиацию (например, ферроцианидов); отбор подходящих зерновых.

Несмотря на процесс естественного радиоактивного распада главные загрязнители чернобыльского происхождения будут и далее оставаться источником угрозы для здоровья людей на многие десятилетия. Однако некоторые исследования показывают, что площадь территорий с наибольшим загрязнением будет снижаться быстрее всего. Некоторые долгоживущие изотопы, такие как плутоний 239 и америций 241, останутся в природной среде на тысячи лет, хотя, к счастью, они почти исключительно сосредоточены в зоне, прилегающей к Чернобыльской АЭС
Проблемы ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС решались с помощью применения ряда мер политики, большая часть которых существенно влияла на экономику и социальную сферу. Серьезным фактором стали ограничения экономической деятельности на загрязненных территориях, в частности потери сельскохозяйственных земель и снижение производства пиломатериалов, а также ограничения доступа. Ограничения, наложенные на сельскохозяйственное производство, касались территории с уровнем загрязнения выше 40 Ки/км2, где был наложен запрет на любое сельскохозяйственное производство. В то же время часть отчужденных угодий была засажена лесом с целью сокращения миграции радионуклидов и получения источника древесины в отдаленном будущем. Был наложен запрет на промышленные лесозаготовки в лесных угодьях с загрязнением свыше 15 Ки/км2 по Cs. Из-за высокого уровня загрязнения и высокой стоимости восстановительных мероприятий некоторые сельскохозяйственные и лесные угодья выведены из оборота на 60-80 лет.


ОБЩАЯ ОЦЕНКА ДЕГРАДАЦИИ И ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ
Неблагоприятные последствия для человека вызывают загрязнения земель химически вредными веществами (минеральные удобрения, ядохимикаты, нефть, продукты радиоактивного распада, промышленные выбросы, канцерогены), засорения их строительным мусором, бытовыми и коммунальными отходами, отвалами горных пород, сточными водами.
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной сред. Источниками загрязнения тяжелыми металлами служат сточные воды гальванических цехов, предприятий горнодобывающей, черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов, автотранспортное загрязнение. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов.

Основная масса металлов автотранспортного происхождения очень быстро попадает на поверхность почвы. Часть из них включается в процессы почвообразования, часть поглощается растениями, часть выносится поверхностными и грунтовыми стоками. В результате вдоль автомобильных дорог формируются геохимические аномалии тяжелых металлов.

Биогеохимические свойства тяжелых металлов

Свойство

.Cd.

.Co.

.Cu.

.Hg.

.Ni.

.Pb.

.Zn .

Биохимическая активность

В

В

В

В

В

В

В

Токсичность

В

У

У

В

У

В

У

Канцерогенность



В





В





Обогащение аэрозолей

В

Н

В

В

Н

В

В

Минеральная форма распространения

В

В

Н

В

Н

В

Н

Органическая форма распространения

В

В

В

В

В

В

В

Подвижность

В

Н

У

В

Н

В

У

Тенденция к биоконцентрированию

В

В

У

В

В

В

У

Эффективность накопления

В

У

В

В

У

В

В

Комплексообразующая способность

У

Н

В

У

Н

Н

В

Склонность к гидролизу

У

Н

В

У

У

У

В

Растворимость соединений

В

Н

В

В

Н

В

В

Время жизни

В

В

В

Н

В

Н

В

В — высокая, У — умеренная, Н — низкая
Свинец
Границы зоны загрязнения почвы свинцом может находиться на расстоянии 500 м от полотна автодороги. Загрязнение почвы свинцом заметно проявляется при определенном уровне транспортной нагрузки – более 400 транспортных средств в час. Свинец в почве обнаруживается в основном в виде сульфатов. Техногенное загрязнение почвы свинцом прослеживается до глубины 10-15 см, редко до 20 см. Этот металл удерживается слоем гумуса и слабо мигрирует в почве. Однако растительный покров способствует переносу свинца в более глубокие горизонты почвы. Для здоровья человека угрожающим является содержание свинца в почве 50 мг/кг. Увеличение содержания свинца в почве, как правило, но не всегда, ведет к его накоплению растениями, как на незагрязненных почвах, так и почвах естественных геохимических аномалий. В соответствии с этим содержание свинца в растениях, выращенных на почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) колеблется от 0,13 до 0,96 мг/кг; в почвах тяжелосуглинистых (с рН < 5,5) 0,22-0,96 мг/кг; в почвах тяжелосуглинистых (с pH > 5,5) в более широких пределах 0,34-7,0 мг/кг.

Более высокие концентрации свинца (до 1 000 мг/кг) характерны для растительности на техногенно загрязненных территориях: в окрестностях металлургических предприятий, рудников по добыче полиметаллов и, главным образом, вдоль автострад.

Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно варьируют, и ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150 м. Лесные полосы вдоль дорог задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых аномалий определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В сухую погоду происходит накопление свинца на поверхности растений; после обильных дождей значительная его часть (до половины) смывается.

На загрязненных свинцом почвах безопаснее выращивать зерновые культуры. Возделывание в этих зонах овощей, кукурузы на силос, кормовых трав может оказаться рискованным.

Загрязненная свинцом почва является источником его поступления в продовольственное сырье и непосредственно в организм человека, особенно детей. Наиболее высокие концентрации свинца обнаруживаются в почве городов, где расположены предприятия по выплавке свинца, производству свинецсодержащих аккумуляторов или стекла (Белово, Владикавказ, Дальнегорск, Саранск, Рудная пристань, Свирск и ряд других).

В продовольственное сырье и пищевые продукты свинец может поступать из почвы, воды, воздуха, кормов сельскохозяйственных животных по ходу пищевой цепи. Кроме того, определенное значение имеет и возможность прямого загрязнения при производстве готовых изделий. Наиболее высокие уровни содержания свинца отмечаются в консервах в жестяной таре, рыбе свежей и мороженной, пшеничных отрубях, желатине, моллюсках и ракообразных. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог.

Свинец является наиболее распространенным элементом. В агроландшафте он преимущественно мигрирует в бикарбонатной форме, а также в органических комплексах. Свинец легко адсорбируется глинами, и в них его содержание повышено. В условиях промывного типа водного режима (в таежных и других ландшафтах влажного климата) наблюдается некоторая подвижность свинца, но значительно меньшая, чем кадмия, цинка и меди.

Загрязнение свинцом почвы окрестности производств (добывающие свинцовую руду, на свинцово-плавильных заводах, в производстве аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении хрустального стекла или керамических изделий, этилированного бензина, свинцовых красок и др.), а также вблизи крупных автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и, прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.

Значительным источником свинца являются автомобильные выхлопные газы, так как половина России все еще использует этилированный бензин.

Большая часть территории России испытывает нагрузку от выпадения свинца, превышающую критическую для нормального функционирования экосистемы. В десятках городов отмечается превышение концентраций свинца в воздухе и почве выше величин, соответствующих ПДК.

Реабилитация территорий. Несмотря на наличие значительных территорий, загрязненных свинцом, работы по их реабилитации в России в настоящее время проводятся в очень ограниченных масштабах. В зависимости от степени загрязнения территорий можно апробировать различные мероприятия.

При высокой и очень высокой степени загрязнения могут быть использованы физические методы (удаление и захоронение загрязненных слоев почв, остекловывание, разубоживание), а также созданы искусственные геохимические барьеры вокруг загрязненных участков почв, препятствующие миграции поллютанта в сопредельные среды.

При невысокой степени загрязнения территории свинцом могут быть использованы различные химические (известкование кислых почв, внесение минеральных или органических удобрений в отдельности или совместно, использование цеолитов, гумусовых препаратов и других поглотителей для снижения подвижности свинца в почве) и биологические приемы (выращивание растений, слабо реагирующих на избыток свинца в почве и не накапливающих его в количествах, токсичных для животных и человека; извлечение свинца из почв с помощью микроорганизмов; культивирование растений, способных аккумулировать свинец в больших количествах (фитомелиорантов с последующим их удалением с территории, переработкой или захоронением) или их сочетание.
Ванадий находится преимущественно в рассеянном состоянии и обнаруживается в железных рудах, нефти, асфальтах, битумах, горючих сланцах, углях и др. Одним из главных источников загрязнения ванадием являются нефть и продукты ее переработки.

В миграции ванадия существенна роль растворенных комплексных соединений его с органическими веществами, особенно с гумусовыми кислотами.

Повышенные концентрации ванадия вредны для здоровья человека.

Кобальт относится к числу биологически активных элементов и всегда содержится в организме животных и в растениях. С недостаточным содержанием его в почвах связано недостаточное содержание кобальта в растениях, что способствует развитию малокровия у животных (таежно-лесная нечерноземная зона). Входя в состав витамина В12, кобальт весьма активно влияет на поступление азотистых веществ, увеличение содержания хлорофилла и аскорбиновой кислоты, активизирует биосинтез и повышает содержание белкового азота в растениях. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными. ПДК кобальта в верхнем слое почвы составляет до 20 мг/кг.

Медь - один из важнейших микроэлементов. Физиологическая активность меди связана главным образом с включением ее в состав активных центров окислительно-восстановительных ферментов. Недостаточное содержание меди в почвах отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и способствует бесплодию растительных организмов. Медь участвует в процессе фотосинтеза и влияет на усвоение азота растениями. Вместе с тем, избыточные концентрации меди оказывают неблагоприятное воздействие на растительные и животные организмы.
Тяжёлые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы. Загрязнение тяжёлыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве вкупе со слабыми системами очистки, в результате чего тяжёлые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и почву, загрязняя и отравляя её.

Почва являются основной средой, в которую попадают тяжёлые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды. Она же служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из неё в Мировой океан. Из почвы тяжёлые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу более высокоорганизованным животным.

Особую опасность представляют отходы гальванических производств, мышьяк-, хром -, ртутьсодержащие отходы.

Поступление в среду кадмия может быть связано с широким использованием в сельском хозяйстве фосфатов, содержащих указанный элемент в виде примеси. Кадмий гораздо более подвижен в почвах, чем свинец, и мигрирует тем легче, чем меньше слой гумуса. Активное поглощение кадмия растениями начинается при его концентрации в почве выше 5 мг/кг сухого вещества. ПДК этого металла в почве принято за 1 мг/кг.

Ртуть в культурном ландшафте появляется в результате использования ее соединений в качестве фунгицидов и при производстве целлюлозы. Не исключено попадание ртути в почву с компостом из бытового мусора, содержащего использованные люминесцентные лампы. Ртуть относится к весьма редким элементам и в природе мигрирует преимущественно в газообразном состоянии и в водных растворах. В ландшафте, в основном, рассеивается и лишь в незначительном количестве может сорбироваться глинами и илами. В чистых почвах ее содержание составляет сотые доли миллиграмма на килограмм, а в почвах интенсивного хозяйственного использования достигает миллиграммов.

Хром оказывается в окружающей среде в результате применения в качестве удобрений осадков сточных вод канализации городов с развитой часовой, кожевенной и тяжелой промышленностью, а также при известковании почв шлаками металлургических производств, содержащих этот элемент. ПДК хрома в верхнем слое почвы составляет 6 мг/кг.

Обогащение ландшафта цинком может произойти при систематическом использовании в качестве органических удобрений осадков сточных вод городов, а также при сжигании на полях отходов резины. При фоновом содержании цинка в чистых почвах от 30 до220 мг/кг, вблизи автодороги оно может составлять до 400 мг/кг.

Уран, торий, радий могут поступать в растения из почвы за счет фосфатных минеральных удобрений, а также из атмосферы в местах, где в больших количествах сжигается каменный уголь. Стабильный стронций поступает в ландшафт с простым суперфосфатом и фосфогипсом, полученными из апатитов.

Знание природных концентраций тяжелых металлов в почвах и растениях дает возможность судить о состоянии чистоты или загрязненности и принимать меры, направленные на сохранение почвенного плодородия и качества растениеводческой продукции. Существует следующая группировка почв (В.П. Цемко с соавторами (1980) ) по степени загрязнения: к слабо загрязненным относятся почвы с содержанием элемента от 2 до 10 кларков, к средне - от 10 до 30 кларков, к сильно - свыше 30 кларков.

Известно, что техногенное загрязнение оказывает влияние не только на биоту почв, но и на их физические, физико-химические и химические свойства.

Почвы в неодинаковой степени инактивируют поступающие элементы - токсиканты, а наличие разных форм токсикантов в почве затрудняет выбор той из них, которая была бы наиболее пригодной для целей нормирования. В условиях кислой неокультуренной дерново-подзолистой почвы уровень кадмия в 2,5 мг/кг (10 раз больше фонового), цинка - 125 мг/кг (5раз больше фонового) уже можно считать опасным. Выявлено также пороговое значение содержания тяжелых металлов в почве, приводящее к их накоплению в растениях, в количестве выше, чем ПДК. Для свинца - 150, кадмия - 0,2, цинка - 85 мг/кг для неокультуренной дерново-подзолистой почвы.

Соответственно, для дерново-подзолистой окультуренной - свинца -650, кобальта - 2,5, цинка - 80; для типичного чернозема: кобальта - 5,0, цинка - 115 мг/кг.

На почвах разного типа тяжелые металлы при одних и тех же концентрациях оказывают на растения различное действие. Это обусловлено разной кинетикой и превращением этих веществ в почве.

Польскими исследователями показано, что в верхних горизонтах почв, поливавшихся сточными водами, содержание свинца, кадмия, мышьяка возросло в 10 раз и более. "Сточные воды всегда обогащены токсическими соединениями и особенно тяжелыми металлами, которые интенсивно накапливаются в верхних горизонтах почв. Это приводит к отравлению биопродукции полей и, конечно, людей". Тяжелые металлы находятся в почве в различной форме. Они могут включаться в твердую фазу почвы, находиться в виде свободных ионов в почвенных растворах, в виде растворимых органоминеральных комплексов или адсорбированными на коллоидных частицах. Сульфокислоты образуют растворимые хелаты металлов в широком диапазоне рН, увеличивая, таким образом, их растворимость. Эти комплексы, обычно, более стабильны, чем аналогичные комплексы гуминовых кислот, которые также играют роль депонента тяжелых металлов. Установлено, что продолжительность пребывания загрязняющих веществ в почвах гораздо больше, чем в атмо- или гидросфере. Накапливающиеся в почве металлы могут быть вынесены из нее при эрозии, дефляции, выщелачивании и усвоении биотой. Период полувыведения тяжелых металлов из почв в среднем составляет: для Pb – от 740 до 5900 лет, для Cd – 13-100, Zn – 70-510, Cu – 310-1500 лет.

ОТХОДЫ

Отходы производства и потребления являются источниками антропогенного загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе и возникают как неизбежный результат потребительского отношения и непозволительно низкого коэффициента использования ресурсов.

Суть изменений, которые стали вноситься в ранее существовавшую концепцию, сводилось к тому, что значительную часть отходов нецелесообразно сжигать или подвергать нейтрализации, а необходимо захоронять или складировать в геологических формациях, являющихся природными изоляторами, поскольку при современном уровне науки и техники невозможно исключить образование неутилизируемых, не подлежащих сжиганию и неподдающихся нейтрализации токсичных отходов, и в связи с тем, что их размещение и накопление на земной поверхности представляет серьезную угрозу жизнедеятельности человека и биосфере в целом, а в будущем возможно их использование.

Добывающая и перерабатывающая промышленность стран мира производит ежегодно более 80 млрд. т твердых отходов. Их значительная часть образует локальные скопления. Число и масса таких скоплений огромны. По некоторым оценкам их общий объем в мире к концу 80-х гг. составил 250 км. Отходы не только занимают большие площади, но и являются опасными источниками загрязнения окружающей среды, поскольку содержат большие количества токсичных веществ. Они постепенно распространяются под действием атмосферных факторов, горения и рассеивания при транспортировке. Положение усугубляют многочисленные свалки промышленного и бытового мусора.

Высокотемпературная переработка твердых отходов – это единственная гарантия уничтожения опаснейших биологических, биохимических, химических продуктов и супертоксикантов – диоксинов и диоксиноподобных веществ.

ДО – это супертоксиканты, особо вредные и опасные продукты синтетической химии, побочные продукты ряда химических производств и попутные микровыбросы промышленности и хозяйственной деятельности человека. . В отличие от простейших диоксинов, галоидсодержащие диоксины (ДО) представляют собой хлорированные или бромированные бензольные кольца, соединенные кислородными мостиками. Это так называемые полихлордибензодиоксины и полихлордибензофураны и соответственно полибромдибензодиоксины и полибромдибензофураны.

Особую опасность диоксины представляют в связи с тем, что, несмотря на свою нерастворимость в чистой воде и в чистом воздухе, эти опасные вещества легко растворяется в воде, содержащей гуминовые кислоты или фульвокислоты из почвенного гумуса ввиду их высокой способности к комплексообразованию с составными частями гумуса. В почве ДО разлагаются в течение 20 – 30 лет и более,

Основными источниками диоксинов являются:

Исследования последних лет показали, что только при температуре 1200 – 1400 єС в течение 4 – 7 часов происходит необратимое разрушение галоидированных ДО. Следовательно, именно переработка опасных отходов при таких условиях является наиболее экологически безопасной и экономически оправданной.
На территории России в нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих предприятий накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. Из-за отсутствия эффективной технологии их утилизации возникла реальная угроза загрязнения почв, Химический состав нефтешламов предельно сложен и включает нефть, нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, механические примеси и радиоактивные элементы. Нефтешламы состоят из трех ярко выраженных фракций: водной, нефтяной и твердой.

Обычно для переработки нефтешламов используются биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические, чисто огневые и комбинированные технологии с низкой производительностью и высокими материальными, энергетическими и финансовыми затратами, непозволяющими осуществить полную переработку и утилизацию нефтешламов и не обеспечивающими экологическую безопасность.


Классы опасности отходов


Наименование класса опасности отхода по ГОСТ 12.1.007-76

Характеристика классов опасности

Код

Высокоопасные – 1 класс опасности

Отходы, содержащие ртуть и ее соединения, в том числе сулему (HgCl2), хромовокислый и цианистый калий, соединения сурьмы, в том числе SbCl3 – треххлорную сурьму, бензапирен и др., ПАУ, диоксины и др.

1

Опасные – 2 класс опасности

Отходы, содержащие хлористую медь, содержащие сульфат меди, щавелевокислую медь, трехокисную сурьму, соединения свинца

2

Умеренно опасные – 3 класс опасности

Отходы, содержащие оксиды свинца (PbO, PbO2, Pb3O4), хлорид никеля, четыреххлористый углерод

3

Малоопасные – 4 класс опасности

Отходы, содержащие сульфат магния, фосфаты, соединения цинка, отходы обогащения полезных ископаемых флотационным способом с применением аминов

4

Практически не опасные – 5 класс опасности

Отходы, содержащие прочие вещества

5

Не установлено

98

В Московской области в настоящее время размещено 210 (не считая несанкционированных) полигонов и свалок, общей площадью 678 га, более 80% которых размещены без учета природоохранных требований.

Опасные отходы сельскохозяйственного производства - навозохранилища, оставшиеся на полях остатки ядохимикатов, химических удобрений, пестицидов, а также не обустроенные кладбища животных, погибших в период эпидемий. Хотя эти отходы имеют "точечный" характер, их большое количество и высокая концентрация в них токсичных веществ могут оказать заметное отрицательное воздействие на окружающую среду.

Так, например, в Москве ежегодно образуется 2,5 млн.т. отходов (ТБО), а средняя норма "производства" ТБО на одного человека в год достигает примерно 1 м3 по объему и 200 кг по массе. Кстати, для крупных городов рекомендуется норматив 1,07 м3/человек в год.


ГИГИЕНА ПОЧВЫ. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОТХОДОВ
Почва в городах и прочих населенных пунктах и их окрест­ностях уже давно отличается от природной, биологически цен­ной почвы, играющей важную роль в поддержании экологиче­ского равновесия. Почва в городах подвержена тем же вредным воздействиям, что и городской воздух и гидросфера, поэтому по­всеместно происходит значительная ее деградация. Гигиене поч­вы не уделяется достаточного внимания, хотя ее значение как одного из основных компонентов биосферы (воздух, вода, поч­ва) и биологического фактора окружающей среды еще более весомое, чем воды, поскольку количество последней (в первую очередь качество подземных вод) определяется состоянием поч­вы, и отделить эти факторы друг от друга невозможно. Почва обладает способностью биологического самоочищения: в почве происходит расщепление попавших в нее отходов н их минера­лизация; в конечном итоге почва компенсирует за их счет утра­ченные минеральные вещества.

Если в результате перегрузки почвы будет утерян любой из компонентов ее минерализирующей способности, это неизбеж­но приведет к нарушению механизма самоочищения и к полной деградации почвы. И, напротив, создание оптимальных условий для самоочищения почвы способствует сохранению экологиче­ского равновесия и условий для существования всех живых ор­ганизмов, в том числе и человека.

Поэтому проблема обезвреживания отходов, оказывающих вредное биологическое действие, не сводится только к вопросу их вывоза; она является более сложной гигиенической пробле­мой, так как почва является связующим звеном между водой, воздухом и человеком.
Экологическая взаимосвязь между почвой и водой и жид­кими отходами (сточными водами)

Человек добывает из почвы воду, необходимую для поддер­жания процессов обмена веществ и самой жизни. Качество воды зависит от состояния почвы; оно всегда отражает биологическое состояние данной почвы.

Это в особенности относится к подземным водам, био­логическая ценность которых существенно определяется свой­ствами грунтов и почвы, способностью к самоочищению послед­ней, ее фильтрационной способностью, составом ее макрофлоры, микрофауны и т. д.

Прямое влияние почвы на поверхностные воды уже ме­нее значительно, оно связано главным образом с выпадением осадков. Например, после обильных дождей из почвы смываются в открытые водоемы (реки, озера) различные загрязняющие ве­щества, в том числе искусственные удобрения (азотные, фос­фатные) , пестициды, гербициды, в районах карстовых, трещино­ватых отложений загрязняющие вещества могут проникнуть че­рез щели в глубоко расположенные подземные воды.

Несоответствующая очистка сточных вод также может стать причиной вредного биологического действия на почву и в конеч­ном итоге привести к ее деградации. Поэтому охрана почвы в населенных пунктах представляет одно из основных требований охраны окружающей среды в целом.
Пределы нагрузки почвы твердыми отходами (бытовой и уличный мусор, промышленные отходы, сухой ил, остающийся после осаждения сточных вод, радиоактивные вещества и т. д.)

Проблема осложняется тем, что в результате образования все большего количества твердых отходов в городах почва в их окрестностях подвергается все более значительным нагрузкам. Свойства и состав почвы ухудшаются все более бы­стрыми темпами.

Из произведенных в США 64,3 млн. т бумаги 49,1 млн. т попадает в отходы (из этого количества 26 млн. т «поставляет» домашнее хозяйство, а 23,1 млн. т — торговая сеть).

Окончательное обезвреживание твердых отходов в загрязнен­ной почве представляется возможным. Однако ввиду постоянно ухудшающейся способности к самоочищению городской почвы окончательное обезвреживание отходов, закапываемых в землю, невозможно.

Человек мог бы с успехом воспользоваться для обезврежи­вания твердых отходов биохимическими процессами, происходя­щими в почве, ее обезвреживающей и обеззараживающей способ­ностью, однако городская почва в результате многовекового проживания в городах человека и его деятельности уже давно стала непригодной для этой цели.

Механизмы самоочищения, минерализации, происходящие в почве, роль участвующих в них бактерий и энзимов, а также промежуточные и конечные продукты распада веществ хорошо известны. В настоящее время исследования направлены на вы­явление факторов, обеспечивающих биологическое равновесие природной почвы, а также на выяснение вопроса, какое количе­ство твердых отходов (и какой их состав) может привести к нарушению биологического равновесия почвы.

Наиболее неблагоприятным является токсическое действие промышленных отходов — как жидких, так и твердых. В почву попадает все большее количество таких отходов, с которыми она не в состоянии справиться. Так, например, установлено за­грязнение почвы мышьяком в окрестностях заводов по производ­ству суперфосфатов (в радиусе 3 км). Как известно, некото­рые пестициды, такие, как хлорорганические соединения, попав­шие в почву, длительно не подвергаются распаду.

Подобным же образом обстоит дело и с некоторыми синте­тическими упаковочными материалами (поливинилхлорид, по­лиэтилен и т. д.).

Наиболее распространенным способом удаления твердых отходов является заполнение ими оврагов и карьеров (например, на территории бывших кирпичных заводов). В пос­ледующем на этих земельных участках разбивают городские парки, строят жилые дома и т. д.

Улучшенным в гигиеническом отношении вариантом можно считать принятый в США так называемый «Sanitary land fill» — способ, получивший в последующем распространение и в других странах мира. Доставленный мусор сваливают в вырытые зара­нее канавы, затем его уплотняют (трамбуют) и засыпают слоем земли толщиной 70—80 см.

Однако и этот улучшенный вариант окончательного удале­ния и обезвреживания отходов имеет определенные недостатки. Прежде всего с каждым годом увеличивается количество твердых отходов, так что для удаления мусора с каждым годом требуются все большие территории.

Сжигание мусора является наиболее приемлемым, по­этому оно получило широкое распространение во всем мире. Недостатком этого способа является то, что строительство современных мусоросжигательных заводов связано со значитель­ными капиталовложениями. Кроме того, эксплуатационные рас­ходы также довольно высоки. Деятельность мусоросжигатель­ных заводов экономична лишь в крупных городах с плотной застройкой (с населением не менее 400—600 тыс.). В таких городах нет условий для обезвреживания отходов другими спо­собами и сжигание отходов является единственным приемлемым способом.

Местные установки для сжигания мусора оправданы на предприятиях, выпускающих пластмассовые изделия, в учреж­дениях, где отходы инфицированы и подлежат сжиганию на мес­те (больницы, некоторые научно-исследовательские учрежде­ния и т. д.).
Любой вид радиоактивных отхо­дов подлежит особой обработке и обезвреживанию.

В настоящее время существуют два способа удаления радио­активных отходов: радиоактивные вещества, обладающие невы­сокой активностью, многократно разбавляют и выбрасывают в окружающую среду (например, сточные воды, загрязненные низкоактивными веществами с коротким периодом полураспада, спускают в канализационную сеть; газообразные радиоактивные вещества выпускают через высокие трубы в воздух и т. д.). Для обезвреживания высокоактивных радиоизотопных отходов с длительным периодом полураспада этот способ уже не годится. Эти радиоактивные вещества сначала концентрируют, затем помещают в специальные хранилища. При этом необходимо по­заботиться, чтобы радиоактивные отходы не просачивались в окружающую среду (в почву, поверхностные водоемы, воздух и т.д.).

Радиоактивные отходы хранят в погруженных в землю спе­циальных емкостях (контейнеры) или в глубоких железобетон­ных колодцах (шахты). Поскольку почву и подземные воды не­обходимо максимально защитить от радиоактивного загрязне­ния, стенки колодца должны быть абсолютно герметичными. Несмотря на все принятые меры предосторожности, надо посто­янно осуществлять радиоактивный контроль за почвой и под­земными водами.


ОЧИЩЕНИЕ ПОЧВ
Почва является той системой жизнеобеспечения Зем­ли, тем элементом биосферы, в котором происходит детоксикация (обезвреживание, разрушение, превращение в нетоксичные соединения) основной массы поступающих в нее экзогенных органических и неорганических веществ. Попавшие в почву органические вещества в виде белков, жиров, углеводов и продуктов их обмена подвергаются распаду вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации). Параллельно в почве происхо­дит процесс синтеза из органических отбросов нового слож­ного органического вещества почвы, получившего назва­ние гумуса. Процесс синтеза почвенного органического вещества называется гумуфикацией, а оба биохимических процесса (минерализация и гумуфикация), направленные на восстановление почвы, получили название процессов самоочищения почвы. Этим термином обозначается и про­цесс освобождения почвы от биологических загрязнений, хотя правильнее говорить о естественных процессах ее обеззараживания. Что касается процессов самоочищения почвы от химических экзогенных веществ, то их правиль­нее назвать процессами детоксикации почвы, а все вмес­те — процессами обезвреживания почвы.

Под загрязнителями почвы, согласно определению, следует понимать химические вещества, биологические организмы (бактерии, вирусы, простейшие, гельминты) и продукты их жизнедеятельности, встречающиеся в ненад­лежащем месте, ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Под загрязнением почвы следует подразуме­вать лишь то содержание химических и биологических загрязнителей в ней, которое становится опасным для здоровья при прямом контакте человека с загрязненной почвой или через контактирующие с почвой среды по экологическим цепям:

Все загрязнители можно разделить на химические (неорганические и органические) и биологические (вирусы, бактерии, простейшие, яйца гельминтов). Химические загрязнители делятся на две большие труп-

пы. К первой группе относятся химические вещества, вносящиеся в почву планомерно, целенаправленно, организованно. Это — пестициды, минеральные удобрения, структурообразователи почвы, стимуляторы роста растений и др. В случае внесения избытка этих препаратов они становятся загрязнителями почвы.

Загрязнение почвы пестицидами опасно при прямом контакте человека с загрязненной почвой или при мигра­ции их в контактирующие среды (вода, воздух, растения) на уровне концентраций, небезопасных для человека.

Что касается минеральных удобрений, то убедитель­ных научных данных об опасности для здоровья человека применения их избыточного количества в настоящее вре­мя нет. Однако азотные минеральные удобрения при из­быточном их внесении в почву опасны для здоровья, так как могут вызвать отравления, получившие название нит­ратной метгемоглобинемии, служат основой для синтеза в почве нитрозаминов, обладающих канцерогенным эффек­том и т.д.

Ко второй группе химических загрязнителей относятся химические вещества, попадающие в почву случайно, с техногенными жидкими, твердыми и газообразными отхо­дами. Сюда входят вещества, поступающие в почву вмес­те с бытовыми и промышленными сточными водами, ат­мосферными выбросами промышленных предприятий, бы­товыми и промышленными твердыми отходами, выхлоп­ными газами автотранспорта и т.д. Опасность соединений как первой, так и второй групп химических веществ, по­ступающих в почву, определяется их токсичностью, ал­лергенным, мутагенным, эмбриотропным и другими эф­фектами, опасными для здоровья человека как в настоя­щее время, так и в последующих поколениях.

Почва до 1972 года была единственным элементом био­сферы, в котором не нормировалось содержание хими­ческих загрязнений. Объяснялось это тем, что почва представляет собой мало динамичную, многофакторную систему, меняющуюся на небольших климато-ландшаф-тных территориях, что обусловливает наличие видов, типов и подтипов почв, стандартизировать которые не представлялось возможным. В настоящее время разработано более 50 ПДК экзогенных химических веществ в почве. Сама по себе величина ПДК не свидетельствует о степени загрязнения конкретного почвенно-климатического региона. Величинами, учитывающими конкрет­ные региональные почвенно-климатические особенности являются ПДУВ — предельно допустимый уровень экзогенных химических веществ в почве и их БОК — безопасное остаточное количество. ПДУВ характеризует допустимое безопасное для здоровья людей количество химических веществ, вносимое в почву в начале ее об­работки. БОК — допустимые безопасные для здоровья людей остаточные количества экзогенных веществ пе­ред обработкой полей, выхода рабочих на сельскохозяй­ственные поля после обработки почвы и в конце вегета­ционного периода.
ПРОЦЕСС ПРОМЫВКИ ПОЧВЫ

Однако если почва уже заражена, ее необходимо очи­стить и восстановить. Наиболее часто при обеззаражива­нии почвы применяется процесс промывки. Этот процесс преследует две цели.

  1. Механическое воздействие и вода (иногда с добавка­ми) физически удаляют загрязнения из почвенных частиц.

  2. Перемешивание почвенных частиц позволяет отде­лить сильно загрязненные мелкие частицы от более круп­ных почвенных частиц, тем самым снижая объем матери­ала, требующего дальнейшей обработки, и затраты на процесс обеззараживания.

Таким образом, этот процесс основан на использовании воды с последующим уменьшением объема, при котором опасные загрязняющие вещества извлекаются и концент­рируются с помощью физических и химических методов в небольшой части осадка, соразмерной с первоначальным объемом загрязнений. Основная концепция процесеа состо­ит в переносе загрязняющих веществ из почвы в промы­вочную воду с последующим их извлечением. Очищенная почва может быть возвращена на участок или найти полез­ное применение. Оставшийся небольшой объем загрязнен­ного осадочного концентрата может быть обработан дру­гими разрушающими или связывающими процессами та­кими как сжигание, низкотемпературная термальная десор­бция, химическая экстракция, дехлорирование, биологи­ческое разложение, затвердевание/стабилизация и остек-ловывание.

К физическим методам обработки почвы относятся: дроб­ление, грохочение, мокрая сортировка, притирочное раз­мельчение, сепарация в плотной среде, флотация, грави­тационное осаждение и механическое обезвоживание. Со­ответствующими химическими средствами являются детер­генты, поверхностно-активные вещества, вещества, вызывающие образование хелатных соединений, коагулян­ты, флоккулянты и вещества, регулирующие рН.

Промывка является эффективным методом обработки как почв, так и донных отложений рек, озер и пр.

Процесс может быть эффективным и экономически оправ­данным, когда загрязненная почва или донные отложения содержат не более 40% ила, а частицы глины имеют раз­меры не более 63 микрон. Содержание твердых органи­ческих веществ не должно превышать 20% объема.

К типичным опасным загрязнениям, которые эффек­тивно удаляются этим методом, относятся:


Состав почвы и распределение загрязняющих веществ

Более полное понимание процессов очистки почвы и пользы этой промывки может быть достигнуто при рас­смотрении почвенных образцов А—Г и типич­ного распределения в них загрязнений.
А. Поверхностное загрязнение обычно наименьшее, в основном — физическая адгезия, выражающаяся в уплот­нении. Удаляется и переносится в промывочную воду ме­ханическим разрыхлением.

Б. Минеральные илы и глины являются основными ве­ществами, абсорбирующими опасные загрязнения, так как имеют очень развитую поверхность по отношению к объе­му и обладают повышенной способностью сцепления.

В. Твердые органические вещества, такие как корни и листья растений, гумус и т.д., обладающие, в виду их аб­сорбирующих свойств, способностью сбора загрязнений.

Г. Взвешенные загрязнения присутствуют в растворен­ном состоянии в виде частичек ила и глины.

Кроме этих твердых и жидких компонентов, вмести­лищем для летучих загрязнений может служить воздух (или газ), присутствующий в пустотах между частицами почвы.

Сложность почвенной промывки возрастает с ростом содержания ила, глины и твердых органических веществ.

  1   2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации