Защита почв от загрязнения

    

 

Введение

     Актуальность темы. Загрязнение окружающей среды предприятиями промышленности и транспортными средствами, вызывающее деградацию среды обитания и наносящее ущерб здоровью населения, остается наиболее острой экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.

     Почва - основной компонент наземных экосистем, который образовался в течение геологических эпох в результате постоянного взаимодействия биотических и абиотических факторов. Как сложный биоорганоминеральный комплекс почвы являются естественной основой функционирования экологических систем биосферы.

     Важным свойством почв является их плодородие. Благодаря плодородию почвы являются основным средством производства в сельском и лесном хозяйствах, главным источником сельскохозяйственных продуктов и других растительных ресурсов, основой обеспечения благосостояния населения. Поэтому охрана почв, рациональное использование, сохранность и повышение их плодородия - непременное условие дальнейшего экономического прогресса общества.

     Загрязнение почвы - это попадание в почву разных химических веществ, токсикантов, отходов сельского хозяйства и промышленного производства, коммунально-бытовых предприятий в размерах, которые превышают их обычное количество, которое необходимо для участия в биологическом круговороте грунтовых экологических систем.

 

 

 

    1. Виды загрязнения почв.

     Существует несколько  видов загрязнения почв:

- загрязнения неорганическими отходами и выбросами;

- загрязнения тяжелыми металлами;

- загрязнения радиоактивными веществами;

- загрязнения пестицидами.

     1.1 Загрязнения почв пестицидами.

     Пестициды — важная группа ядохимикатов (химических препаратов), применяемых для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных и лесных культур, вредителями и микроорганизмами, вызывающими порчу сельскохозяйственной продукции, материалов и изделий, а также для борьбы с паразитами и переносчиками заболеваний человека и животных. В случае их неправильного применения представляют серьезную экологическую опасность как потенциальные химические загрязнители окружающей среды, опасные для здоровья человека. В зависимости от назначения пестициды подразделяют на следующие группы: инсектициды — применяются для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды — с болезнетворными грибами, нематоциды — с нематодами (растительноядными круглыми червями), бактерициды — с болезнетворными бактериями, гербициды — с сорняками, акарициды — с клещами. Объектами применения зооцидов являются позвоночные животные, арборицидов — древесная и кустарниковая растительность, дефолиантов — листья растений. Систематическое использование в земледелии особо стойких препаратов неизбежно приводит к накоплению их в почве. Они становятся экологическим фактором, формирующим микробиоценозы, источником загрязнения природной среды и продуктов питания. Способность сохраняться в почве в течение длительного периода отмечена у многих гербицидов. Так, через 5 месяцев после применения эптама, трихлорацетата натрия, пирамина на посевах свеклы обнаружены их остаточные количества в поверхностном слое почвы (сотые доли мг/кг). Ряд препаратов обладает способностью сохраняться в почве более длительные сроки. Важной экологической характеристикой пестицидов является их способность мигрировать по профилю почв, а также в растения, воду и воздух. Миграция хлорорганических пестицидов из почвы в растения может достигать 30, в воду — 10—15, в воздух —28%. Токсическое действие на почву и растения могут оказывать не только сами препараты, но и продукты их трансформации, обладающие более высокой устойчивостью и токсичностью. Они могут накапливаться в почве, загрязняя ее. В растениях продукты трансформации и метаболизма пестицидов могут обладать не только большой токсичностью, но и другими опасными эффектами действия. Так, превращения фталофоса сопровождаются образованием веществ, вызывающих уродство. Концентрация пестицидов в растениях особенно опасна, поскольку последние входят в пищевой рацион человека и животных. Препараты могут поступать в растения не только через корневую систему из почвы, но и через надземные части растений при обработке их препаратами, проникая вглубь растительных тканей. Кроме того, пестициды, применяемые в растениеводстве, могут сохраняться на вегетирующих культурах от недели до нескольких месяцев. Дольше задерживаются на них остатки масляных эмульсий, смачивающихся порошков, в виде которых применяются пестициды. Пестициды могут влиять на обменные процессы в растениях, что может сказаться на химическом составе и пищевой ценности растительной продукции. Нередко под влиянием пестицидов меняется состав витаминов, углеводов, минеральных веществ в плодах, ягодах, молоке, овощах, зерне. Это может происходить и при хранении продовольствнной продукции, если при ее выращивании применялись пестициды.

 

     1.2 Загрязнение почв тяжелыми металлами

     Источниками загрязнений окружающей среды тяжелыми и цветными металлами  являются комбинаты цветной металлургии, выбросы предприятий машиностроения и металлообработки, черной металлургии, химической и нефтехимической, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной, пищевой, строительных материалов, энергетики, топливной, производство красителей, чернил, стекла, резины, керамики, производство пигментов, защитных покрытий, аккумуляторов, сплавов и др.

     Доказано, что  накопление в организме человека  тяжелых металлов может привести к негативным последствиям. Повышенное содержание в организме железа приводит к нарушению обмена веществ, алюминия – к энцефалопатии у людей с заболеваниями почек (выражается расстройством памяти, головными болями, апатией) и болезни Альцгеймера (нарушение работы головного мозга, снижение интеллекта, снижение памяти и внимания, потеря ориентации во времени и пространстве) и т.д.

     1.3 Загрязнение почв радиоактивными веществами

     В связи с широким использованием в народном хозяйстве радиоактивных веществ появилась опасность загрязнения почв радионуклидами. Источники радиации — ядерные установки, испытание ядерного оружия, отходы урановых шахт. Потенциальными источниками, радиоактивного загрязнения могут стать аварии на ядерных установках, АЭС (как в Чернобыле, Екатеринбурге, а также в США, Англии). В верхнем слое почвы концентрируются радиоактивные стронций и цезий, откуда они попадают в организм животных и человека. Лишайники северных зон обладают повышенной способностью к аккумуляции радиоактивного цезия. Олени, питающиеся ими, накапливают изотопы, а у населения, использующего в пищу оленину, в организме в 10 раз больше цезия, чем у других северных народов.

     Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. 137Cs (цезий-137), 144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и. т. д.

 

     1.4 Загрязнения неорганическими отходами и выбросами

     Одной из актуальных проблем, связанных с ухудшением качества окружающей природной среды, является нерациональное, экологически опасное и неорганизованное размещение отходов.

     В настоящее время производство отходов во всем мире возрастает и опережает их переработку, обезвреживание и складирование на полигонах и свалках. Дальнейшее накопление отходов чревато серьезными негативными последствиями, как для населения, так и для окружающей среды. Поэтому во всех развитых странах вопросам по сокращению, размещению, хранению и захоронению, переработке отходов производства и потребления уделяется повышенное внимание. Данная проблема является одной из самых основных. Ежегодно увеличение отходов на душу населения составляет 4-6%, что в три раза превышает скорость роста населения. От жилищного сектора собирается и вывозится в места организованного хранения около 60% всех отходов, образующихся в городе, и 40 % - от предприятий, учреждений, организаций.

     В производственном цикле предприятий металлургического комплекса образуются следующие группы промышленных отходов: металлургические шлаки, шламы от систем мокрой газоочистки, прокатного производства, травильных отделений, пылевые отходы от систем сухой газоочистки и др.

     Предприятия машиностроения и металлообработки являются источниками образования отработанных формовочных и стержневых смесей литейного производства, металлоабразивных отходов, шламовых отходов гальванического, травильного производств, отработанных СОЖ и масел, нефтешламов, растворителей, отходов красок, грунтовок, лаков и прочее.

     Производство строительных материалов является поставщиком таких отходов как: бой кирпича керамического, силикатного, шламы очистных установок, отходы бетона и железобетона, отходы керамических изделий и др.

     На предприятия транспортно-дорожного комплекса и при эксплуатации индивидуального автотранспорта практически не решается вопрос об утилизации отработанных масел.

     Отходы лечебно-профилактических учреждений содержат биологические отходы, отходы кислот и щелочей, биопроб после лабораторных исследований, использованные одноразовые шприцы, системы и перевязочные материалы, лекарства с истекшим сроком годности, отходы пищеблоков и т.д.

 

     2.Защита почв от загрязнения транспортными средствами

     Крупные транспортные предприятия, к числу которых можно отнести, в частности, железнодорожные станции с локомотивными и вагонными депо, ремонтные заводы, а также обеспечивающие транспорт строительные базы, каменные и песчаные карьеры, как правило, создают и аккумулируют твердые отходы (мусор), захламляющие большие территории в полосе отвода или за ее пределами. Состав твердых отходов предприятий определяется видом используемых сырьевых материалов и топлива. Например, для карьеров — это главным образом отвальные породы и некондиционные формы добываемых ископаемых; для бетонных заводов и строительных баз — бракованные цементные изделия и материалы; для локомотивных и вагонных депо — отходы металла, дерева, пластмасс, обтирочного материала.

     В районах, где образуются большие отвалы породы и некондиционных инертных материалов, в последние годы начаты серьезные работы по их ликвидации. В качестве первоочередной меры проводится вывоз отвальных пород для мощения дорог и засыпки оврагов, на месте которых часто размещаются новые предприятия. Это один из эффективных способов ликвидации отвалов.

     На больших площадях вдоль железных и особенно автомобильных дорог рассеиваются отходы и мусор. Мусор, лежащий вдоль дорог, содержит в своем составе преимущественно металлы, дерево, бумагу, стекло, пластмассы, текстиль, резину и прочие материалы. Наиболее эффективным и перспективным способом уничтожения мусора является переработка его на специальных заводах.

     Первые современные высокомеханизированные заводы по переработке твердого мусора построены в наших крупнейших городах. Их эксплуатация позволит накопить опыт и выбрать наиболее эффективные системы. Доставка мусора на такие заводы производится обычно специальными автомобилями - транспортом дорогостоящим и неэкологичным. Более эффективной следует признать закрытую автоматическую систему для погрузки, перемещения и разгрузки отходов. Прообразом такой системы является опытная вакуумная установка, сооруженная в Москве в районе Чертаново. Она обеспечивает транспортирование мусора по трубопроводам от квартир до центральной станции, откуда мусор вывозится за пределы города пока на автомобилях в контейнерах. Подобные системы применяются и за рубежом.

     Современная схема утилизации городского мусора состоит в его сортировке, в процессе которой магнитные сепараторы отделяют магнитные материалы, а другие агрегаты - тяжелые компоненты в виде цветных металлов, а также стекла. Оставшийся мусор сжигается в топках котлов, вырабатывающих пар для турбогенераторов (производство электроэнергии) и для непосредственного использования в отопительных системах или технологических схемах. Зола и шлаки, как правило, идут на изготовление строительных блоков в качестве наполнителя. Извлеченные металлы направляются как металлолом соответствующим предприятиям металлургии, а стекло - на заводы стекольной промышленности. Имеются утилизационные установки, где сначала производится сжигание, а затем извлечение металлов. В этом случае стекло переходит в шлак. На ряде заводов органические компоненты не сжигаются, а перерабатываются в удобрения.

     В последние годы в связи с проблемой экономии нефтяного топлива в ряде стран все чаще обсуждается вопрос о переработке органического мусора и отходов в синтетическое топливо.

     Большие массы твердых отходов содержатся в сточных промышленных водах, в том числе транспортных предприятий - депо, гаражей, вокзалов и т. п. В настоящее время многие очистные сооружения включают отстойники для шлама. Этот шлам содержит в основном органические вещества, но одновременно и разнообразные микроорганизмы. Между тем указанный шлам представляет собой ценное удобрение, которое можно надежно использовать после его стерилизации. До последнего времени стерилизация шлама осуществлялась главным образом путем его нагревания. Однако этот способ считается слишком дорогим.

     Стерилизованный отстойный шлам большей частью в жидком виде вывозят на поля и вносят в почву для улучшения структуры и удобрения, например, «мертвых земель» в районах бывших открытых разработок полезных ископаемых.

     Серьезную экономическую и техническую проблему представляет рекультивация земель после окончания строительства транспортных сооружений, в основном трубопроводов, железных и автомобильных дорог, а также карьеров строительных материалов.

     Нередко по обеим сторонам от новой илл реконструированной дороги остаются незасыпанные ямы, траншеи, невыровненные горы грунта и битый кирпич, камни, затвердевший бетон, поврежденные железобетонные опоры, сваи, другие железобетонные изделия, списанные машины и механизмы, остатки металла и самого разнообразного мусора, исключающего саму возможность сельскохозяйственного использования земель.

     Ряд транспортных и строительных министерств имеют в своей структуре карьеры, занятые разработкой и производством строительных материалов: щебня, гравия, песка. Брошенные после использования каменные и песчаные карьеры вызывают серьезную тревогу. Выработанные карьеры не только обезображивают природный ландшафт, но и служат источником эрозии почв на окрестных нетронутых площадях, усиливают запыление атмосферы и земли в прилегающих районах.

     С подобной проблемой столкнулись и многие зарубежные страны. В Великобритании, например, на открытых разработках осуществляется снятие пахотного и подпочвенного слоев и хранения их в специальных отвалах до момента выработки карьера. Эти валы, окружающие участок разработки, засеивают травой, охраняя ценную землю, они служат еще экраном, отражающим шум. После выемки полезных ископаемых карьер засыпают пус той отвальной породой, а затем грунтом подпочвенного слоя, поверх которого насыпается слой почвы в 30 см с таким расчетом, чтобы эти два слоя имели общую толщину около 90 см. При восстановлении почв обеспечивается возможность нормального проникновения воды в почву и соблюдается требование предельных уклонов для возможности применения сельскохозяйственных машин.

     К настоящему моменту накоплен некоторый положительный отечественный опыт более полноценной рекультивации и возвращения восстановленных земель для использования под сельскохозяйственные культуры. В последующем рекультивация почвы получит более значительное распространение. Одновременно будет расширено применение других мероприятий по защите плодородных почв, особенно лесовосстановительные работы и лесоустройства.

     Все виды транспорта в разной степени потенциально угрожают стабильности и плодородию почвы. Более «чистыми» и экологически безопасными являются непрерывные его виды и, в частности, нефтепроводы. Однако были случаи, когда аварийный разрыв труб приводил к серьезному загрязнению нефтью сельскохозяйственных угодий.