Источники и масштабы tеxнoгенного загрязнения биосферы

Для растений токсический  эффект создается при содержании около 200мг цинка на кг сухого материала. Организм человека достаточно устойчив по отношению к цинку и опасность отравления при использовании сельскохозяйственных продуктов, содержащих цинк, невелика. Тем не менее, загрязнение почвы цинком представляет серьезную экологическую проблему, так как при этом страдают многие виды растений. При значениях рН>6 происходит накопление цинка в почве в больших количествах благодаря взаимодействию с глинами.

Различные соединения железа играют существенную роль в почвенных  процессах в связи со способностью элемента менять степень окисления  с образованием соединений различной  растворимости, окислённости, подвижности. Железо в очень высокой степени  вовлечено в антропогенную деятельность, оно отличается настолько высокой  технофильностью, что нередко говорят  о современном «ожелезнении»  биосферы. В техносферу в настоящее время вовлечено более 10 млрд. т железа, 60% которого рассеяно в пространстве.

Аэрация восстановленных  горизонтов почвы, различных отвалов, терриконов приводит к реакциям окисления; при этом присутствующие в таких материалах сульфиды железа преобразуются в сульфаты железа с одновременным образованием серной кислоты:

4FeS₂ + 6Н₂О+ 15О₂ = 4FeSО₄(ОH) + 4H₂SО₄

В таких средах значения рН могут снижаться до 2,5...3,0. Серная кислота разрушает карбонаты  с образованием гипса, сульфатов  магния и

натрия. Периодическая смена  окислительно-восстановительных условий  среды приводит к декарбонизации почв, дальнейшему развитию устойчивой кислой среды с рН 4...2,5, причем соединения железа и марганца накашиваются в  поверхностных горизонтах.

Гидроксиды и оксиды железа и марганца при образовании осадков  легко захватывают и связывают  никель, кобальт, медь, хром, ванадий  мышьяк.

Основные источники загрязнения  почвы никелем - предприятия металлургии, машиностроения, химической промышленности, сжигание каменного угля и мазута на ТЭЦ и котельных. Антропогенное  загрязнение никелем наблюдается  на расстоянии до 80... 100 км и более  от источника выброса.

Подвижность никеля в почве  зависит от концентрации органического  вещества (гумусовых кислот), рН и  потенциала среды. Миграция никеля носит  сложный характер. С одной стороны, никель поступает из почвы в виде почвенного раствора в растения и  поверхностные воды, с другой —  его количество в почве пополняется  вследствие разрушения почвенных минералов, отмирания растении микроорганизмов, а также за счет его внесения в  почву с атмосферными осадками и  пылью, с минеральными удобрениями.

Основной источник загрязнения  почвы хромом - сжигание топлива  и отходы гальванических производств, а также отвалы шлаков при производстве феррохрома, хромовых сталей; некоторые  фосфорные удобрения содержат хрома  до 102... 104 мг/кг.

Поскольку Сг⁺³ в кислой среде инертен (выпадая почти полностью осадок при рН 5,5), его соединения в почве весьма стабильны. Напротив, Сr⁺⁶ крайне нестабилен и легко мобилизуется в кислых и щелочных почвах. Снижение подвижности хрома в почвах может приводить к его дефициту в растениях. Хром входит в состав хлорофилла, придающего  листьям растений зеленый цвет, и обеспечивает усвоение растениям из воздуха углекислоты.

Установлено, что известкование, а также применение органических веществ и соединений фосфора  существенно снижает токсичность, хроматов в загрязненных почвах. При  загрязнении почв шестивалентным хромом подкисление, а затем применение восстанавливающих агентов (например, серы) используется для восстановления его до Сг⁺³, после чего проводится известкование для осаждения соединений Сг⁺³.

Высокая концентрация хрома  в почве городов (9...85 мг/кг) связано  с  высоким содержанием его  в дождевых и поверхностных водах.

Накопление или вымывание  токсичных элементов, попавших в  почву, в значительной степени зависит  от содержания гумуса, который связывает  и удерживает ряд токсичных металлов, но в первую очередь медь, цинк, марганец, стронций, селен, кобальт, никель (в  гумусе количество этих элементов в сотни-тысячи раз больше, чем в минеральной составляющей почв).

Природные процессы (солнечная  радиация, климат, выветривание, миграция, разложение, вымывание) способствуют самоочищению почв, основной характеристикой которого является его продолжительность. Продолжительность  самоочищения - это время, в течение  которого происходит  уменьшение на 96% массовой доли загрязняющего вещества от начального значения или до его  фонового значения. Для самоочищения почв, а также их восстановления требуется много времени, которое  зависит от характера загрязнения и природных условий. Процесс самоочищения почв длится от нескольких дней до нескольких лет, а процесс восстановления нарушенных земель - сотни лет.

Способность почв к самоочищению от тяжелых металлов невелика. Из довольно богатых органическим веществом лесных почв умеренного пояса с поверхностным стоком удаляется только примерно 5% поступающего из атмосферы свинца и около 30% цинка и меди. Остальная часть выпавших ТМ практически полностью задерживается в поверхностном слое почвы, поскольку миграция вниз по почвенному профилю происходит крайне медленно: со скоростью 0,1...0,4 см/год. Поэтому время полувыведения свинца в зависимости от типа почв может составить от 150 до 400 лет, а для цинка и кадмия - 100...200 лет.

Сельскохозяйственные почвы  несколько быстрее очищаются  от избыточных количеств некоторых  ТМ в силу более интенсивной миграции за счет поверхностного и внутрипочвенного стока, а также из-за того, что заметная часть микроэлементов через корневую систему переходит в зеленую биомассу и уносится с урожаем.

Следует отметить, что загрязнение  почв некоторыми токсичными веществами существенно тормозит процесс самоочищения почв от бактерий группы кишечной палочки. Так, при содержании 3,4-бензпирена 100 мкг/кг почвы численность этих бактерий в почве в 2,5 раза выше, чем в контроле, а при концентрации более 100 мкг/кг и до 100 мг/кг — их значительно больше.

Исследования почв в районе металлургических центров, проведение Институтом почвоведения и агрохимии, свидетельствуют, что в радиусе 10км содержание свинца в 10 раз превышает фоновое значение. Наибольшее превышение отмечено в г.г. Днепропетровске, Запорожье и Мариуполе. Содержание кадмия в 10... 100 раз выше фонового уровня отмечено вокруг Донецка, Запорожье, Харькова, Лисичанска; хрома - вокруг Донецка, Запорожье, Кривого Рога, Никополя; железа, никеля — вокруг Кривого Рога; марганца - в районе Никополя. В общем, по данным того же института, около 20% территории Украины загрязнено тяжелыми металлами.

Но время оценки степени  загрязнения тяжелыми металлами  используют данные о ПДК и их фоновом  содержании в почвах основных

природно-климатических  зон Украины. В случае установления в почве повышенного содержания нескольких металлов загрязнение оценивают  по металлу, содержание которого превышает  норматив в наибольшей степени.

Содержание тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственного  назначения контролирует Государственный  технологический центр охраны плодородия почв Министерства аграрной политики Украины.

 

6.3. Нормирование  загрязнения территорий предприятий

Нормативы накопления токсических  отходов на территории предприятия  устанавливаются на основе совокупности показателей включающих размеры  территории складирования, токсичность  и химическую активность соединений, присутствующих в отходах. Для  этого  существует ряд формул, хотя принципы такого нормирования и общие подходы  к нему могут варьировать в  регионах с различными почвенными и  климатическими условиями.

Обычно нормируются два  показателя: предельное количество токсичных  промышленных отходов на территории предприятия и предельное содержание токсичных соединений в промышленных отхода.

Предельное количество отходов  на территории предприятия - это такое  их количество, которое можно размещать  при условии, что возможное выделение  вредных веществ в воздух не превысит 30% от ПДК в воздухе рабочей  зоны предприятия -ПДКр.3..При этом вещества, наиболее опасные и даже хранящиеся в герметизированной таре, а также  токсичные отходы очистных сооружений, удаляются с территории предприятия  в течение суток. Твердые сыпучие  отходы, хранящиеся в контейнерах, пластиковых  пакетах и бумажных мешках, удаляются  в течение 2-х суток. Предельное количество отходов и их судьбу определяют путем  замеров содержания токсичных веществ  в воздухе (с учетом эффекта суммации), получением средневзвешенной концентрации и делением ее на соответствующее  значение Г1ДК (точнее — 30% от ПДК_Р.З.). Если выполняется соотношение

 

то количество находящихся  на территории отходов является предельным и они подлежат немедленному удалению.

Предельное содержание токсичных  соединений (в г/кг, мг/кг) в отходах  определяет класс опасности этих отходов. Здесь используются сложные  многоступенчатые расчеты, конечной целью  которых является  установление ПДК токсичных веществ в общей  массе отходов.

Контроль загрязнения  почв осуществляется преимущественно  в условиях населенных пунктов органами санитарно-эпидемиологическое службы и включает: предупредительный надзор, заключающийся в апробации генеральной  схемы очистки и проектов сооружений по очистке и обезвреживанию твердых  промышленных и бытовых отходов, и текущий — с целью обеспечения  санитарной охраны почвы, своевременного сбора и удаления промышленных отходов и вторичного сырья. Под контролем санитарной службы находится не только сбор, но и транспортировка отходов, согласование мест их захоронения и переработки. Это касается также осадков водоочистных сооружений (скопов, отработанного активного ила и др.).

                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Контрольные вопросы

1. Какие нормативы необходимы для установления ПДК вредных веществ в почве?
2. Какие принципы положены в основу нормирования токсичных соединений в почве?
3. Чем различаются ПДК и ВДК вредных веществ в почве?
4. Какие элементы входят в группу тяжелых металлов?
5. Сформулируйте особенности попадания и накопления в почве свинца, кадмия, меди и цинка.
6. Какие нормативы характеризуют состояние территории предприятий?
7. Какую цель преследует текущий надзор за состоянием территории предприятия?
8. О каком характере загрязнения свидетельствует присутствие анаэробных бактерий в почве?
9. Приведите определение ПДК пестицидов в почве.
10. Какие свойства почвы характеризует санитарное число и как оно определяется?
11. Укажите количественные показатели, характеризующие качество почв.
12. Перечислите города Украины, загрязнение почвы которых тяжелыми металлами имеет наибольший уровень.
13. Что такое „продолжительность самоочищения почвы"?
14. Как влияет присутствие токсичных веществ на процесс самоочищения почв?
15. Какие показатели используются для нормирования токсических отходов на территории предприятия?
16. Что такое „предупредительный надзор" и чем он отличается от „ткущего надзора" за состоянием почвы?