Забруднення ґрунту важкими металами. Забруднення земель важкими металами

Забруднення ґрунтів важкими металами має різні джерела:

1. відходи металообробної промисловості;

2. промислові викиди;

3. продукти згоряння палива;

4. автомобільні вихлопи відпрацьованих газів;

5. Засоби хімізації сільського господарства.

Металургійні підприємства щорічно викидають на поверхню землі понад 150 тис. тонн міді, 120 тис. тонн цинку, близько 90 тис. тонн свинцю, 12 тис. тонн нікелю, 1,5 тис. тонн молібдену, близько 800 тонн кобальту та близько 30 тонн ртуті. . На 1 грам чорнової міді відходи мідеплавильної промисловості містять 2,09 тонн пилу, у складі якого міститься до 15% міді, 60% окису заліза та по 4% миш'яку, ртуті, цинку та свинцю. Відходи машинобудівних та хімічних виробництв містять до 1 г/кг свинцю, до 3 г/кг міді, до 10 г/кг хрому та заліза, до 100 г/кг фосфору та до 10 г/кг марганцю та нікелю. У Сілезії навколо цинкових заводів нагромаджуються відвали із вмістом цинку від 2 до 12% і свинцю від 0,5 до 3%, а США експлуатують руди із вмістом цинку 1,8%.

З вихлопними газами на поверхню ґрунтів потрапляє понад 250 тис. тонн свинцю на рік; це головний забруднювач ґрунтів свинцем. Важкі метали потрапляють у ґрунт разом із добривами, до складу яких вони входять як домішка.

Хоча важкі метали іноді виявляються в грунтах у низьких концентраціях, вони формують стійкі комплекси з органічними сполуками і вступають у специфічні реакції адсорбції легше, ніж лужні та лужноземельні метали. підвищення концентрації важких металів у ґрунті. Кількість видів може скорочуватися до 2-3, а іноді до утворення моноценозів. У лісових фітоценозах першими реагують на забруднення лишайники та мохи. Найбільш стійкий дерев'яний ярус. Однак тривалий або високоінтенсивний вплив викликає в ньому сухостійкі явища. Відновлення порушеного ґрунтового покриву вимагає тривалого часу та великих капіталовкладень.

Особливо важким завданням є відновлення рослинного покриву на відвалах розкривних порід та хвостосховищах (хвостах) виробок, де видобувались руди металів: такі хвости зазвичай бідні на елементи живлення, багаті на токсичні метали і слабо утримують воду. Серйозною проблемою для довкілля є вітрова ерозія рудникових відвалів.

Нормування вмісту важких металів у ґрунті та рослинах є надзвичайно складним через неможливість повного обліку всіх факторів природного середовища. Так, зміна лише агрохімічних властивостей ґрунту (реакції середовища, вмісту гумусу, ступеня насиченості основами, гранулометричного складу) може у кілька разів зменшити або збільшити вміст важких металів у рослинах. Є суперечливі дані про фоновому змісті деяких металів. Результати, що наводяться дослідниками, розрізняються іноді в 5-10 разів.

Запропоновано безліч шкал екологічного нормування важких металів. У деяких випадках за гранично допустиму концентрацію прийнято найвищий вміст металів, що спостерігається у звичайних антропогенних ґрунтах, в інших - вміст, що є граничним фітотоксичністю. Найчастіше для важких металів запропоновані ГДК, які перевищують реально допустимі значення концентрацій металів у кілька разів.

Для характеристики техногенного забруднення важкими металами використовується коефіцієнт концентрації, що дорівнює відношенню концентрації елемента в забрудненому грунті для його фонової концентрації.

У таблиці 1 наведено офіційно затверджені ГДК та допустимі рівні їх змісту за показниками шкідливості. У відповідність до прийнятої медиками-гігієністами схемою нормування важких металів у ґрунтах поділяється на транслокаційне (перехід елемента в рослини), міграційне водне (перехід у воду), та загальносанітарне (вплив на самоочищувальну здатність ґрунтів та ґрунтовий мікробіоценоз).

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНА ДЕРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОСВІТАЛЬНА УСТАНОВА ВИЩОЇ ОСВІТИ «ОМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Промислова екологія та безпека»

«Проблеми забруднення ґрунтів важкими металами та можливі шляхи їх вирішення»

Виконав:

Фомін А., Мельников Д., Ламажап А.

студенти гр. ТБ-161

Перевірив:

Холкін Є.Г., к.т.н

• Вступ
• Висновок
• Список літератури
• Вступ
• Ґрунт є безцінним природним багатством, що забезпечує людину необхідними продовольчими ресурсами. Ніщо не може замінити ґрунтовий покрив: без цього колосального природного об'єкта неможливе життя землі. Водночас сьогодні можна спостерігати неправильне використання ґрунту, що призводить до зростання його забруднення і, як наслідок, зниження його родючих властивостей. Вже зараз людство має серйозно задуматися над проблемою забруднення ґрунту та вжити необхідних заходів щодо його захисту.
• Ґрунт є індикатором загальної техногенної обстановки. Забруднення надходять у ґрунт із атмосферними опадами, поверхневими відходами. Також вони вносяться в ґрунтовий шар ґрунтовими породами та підземними водами. До групи важких металів відносяться всі кольорові метали із щільністю, що перевищує щільність заліза. Парадокс цих елементів у тому, що у певних кількостях вони необхідні забезпечення нормальної життєдіяльності рослин та організмів.
• Але їх надлишок може призвести до тяжких захворювань і навіть загибелі. Харчовий кругообіг стає причиною того, що шкідливі сполуки потрапляють в організм людини і часто завдають величезної шкоди здоров'ю. Джерела забруднення важкими металами - це промислові підприємства.
• Дуже важлива охорона ґрунтів. Постійний контроль та моніторинг не дозволяє вирощувати сільськогосподарську продукцію та вести випас худоби на забруднених землях.
• Мета роботи – розглянути проблеми забруднення ґрунтів важкими металами та можливі шляхи їх вирішення.
• 1. Забруднення ґрунтів важкими металами
• Тяжкі метали (ТМ) вже зараз посідають друге місце за ступенем небезпеки, поступаючись пестицидам і значно випереджаючи такі широко відомі забруднювачі, як двоокис вуглецю та сірки. У перспективі вони можуть стати небезпечнішими, ніж відходи атомних електростанцій та тверді відходи. Забруднення ТМ пов'язане з їх широким використанням у промисловому виробництві. У зв'язку з недосконалими системами очищення ТМ потрапляють у навколишнє середовище, у тому числі й у ґрунт, забруднюючи та отруюючи його. ТМ відносяться до особливих забруднюючих речовин, спостереження за якими обов'язкові у всіх середовищах.
• Грунт є основним середовищем, в яке потрапляють ТМ, у тому числі з атмосфери та водного середовища. Вона ж є джерелом вторинного забруднення приземного повітря та вод, що потрапляють із неї у Світовий океан.
• З ґрунту ТМ засвоюються рослинами, які потім потрапляють у їжу.
• Термін «важкі метали», що характеризує широку групу забруднюючих речовин, набув останнім часом значного поширення. У різних наукових та прикладних роботах автори по-різному трактують значення цього поняття. У зв'язку з цим кількість елементів, які належать до групи важких металів, змінюється у межах. Як критерії приналежності використовуються численні характеристики: атомна маса, щільність, токсичність, поширеність у природному середовищі, ступінь залучення до природних та техногенних циклів.
• У роботах, присвячених проблемам забруднення навколишнього природного середовища та екологічного моніторингу, на сьогоднішній день до важких металів відносять понад 40 елементів періодичної системи Д.І. Менделєєва з атомною масою понад 40 атомних одиниць: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi та ін. За класифікацією Н. Реймерса важкими слід вважати метали з щільністю понад 8 г/см3. При цьому важливу роль у категоруванні важких металів відіграють такі умови: їхня висока токсичність для живих організмів у відносно низьких концентраціях, а також здатність до біоакумуляції та біомагніфікації. Практично всі метали, що підпадають під це визначення (за винятком свинцю, ртуті, кадмію і вісмуту, біологічна роль яких на даний момент не ясна), беруть активну участь у біологічних процесах, входять до складу багатьох ферментів.
• Найпотужнішими постачальниками відходів, збагачених металами, є підприємства з виплавки кольорових металів (алюмінієві, глиноземні, мідно-цинкові, свинцево-плавильні, нікелеві, титаномагнієві, ртутні та ін.), а також з переробки кольорових металів (радіотехнічні, електротехнічні, гальванічні та ін.).
• У пилу металургійних виробництв, заводів з переробки руд концентрація Pb, Zn, Bi, Sn може бути підвищена порівняно з літосферою на кілька порядків (до 10-12), концентрація Cd, V, Sb - у десятки тисяч разів, Cd, Mo, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag – у сотні разів. Відходи підприємств кольорової металургії, заводів лакофарбової промисловості та залізобетонних конструкцій збагачені ртуттю. У пилу машинобудівних заводів підвищено концентрацію W, Cd, Pb (табл. 1).
• Таблиця 1. Основні техногенні джерела важких металів
• Під впливом збагачених металами викидів формуються ареали забруднення ландшафту переважно на регіональному та локальному рівнях. Вплив підприємств енергетики забруднення довкілля зумовлено не концентрацією металів у відходах, які величезною кількістю. Маса відходів, наприклад, у промислових центрах, перевищує їхню сумарну кількість, що надходить від усіх інших джерел забруднення. З вихлопними газами автомобілів у довкілля викидається значна кількість Pb, яка перевищує його надходження з відходами металургійних підприємств.
• Орні ґрунти забруднюються такими елементами як Hg, As, Pb, Cu, Sn, Bi, які потрапляють у ґрунт у складі отрутохімікатів, біоцидів, стимуляторів росту рослин, структуроутворювачів. Нетрадиційні добрива, що виготовляються з різних відходів, часто містять великий набір забруднюючих речовин із високими концентраціями. З традиційних мінеральних добрив фосфорні добрива містять домішки Mn, Zn, Ni, Cr, Pb, Cu, Cd.
• Розподіл у ландшафті металів, що надійшли в атмосферу з техногенних джерел, визначається відстанню від джерела забруднення, кліматичними умовами (сила та напрям вітрів), рельєфом місцевості, технологічними факторами (стан відходів, спосіб надходження відходів у навколишнє середовище, висота труб підприємств).
• Розсіювання ТМ залежить від висоти викидів в атмосферу. Відповідно до розрахунків М.Є. Берлянда при високих димових трубах значна концентрація викидів створюється в приземному шарі атмосфери на відстані 10-40 висот труби. Навколо таких джерел забруднення виділяються 6 зон (табл. 2). Площа впливу окремих промислових підприємств на прилеглу територію може досягати 1000 км2.
• Таблиця 2. Зони забруднення ґрунтів навколо точкових джерел забруднення

		Відстань від джерела забруднення в км	Перевищення змісту ТМ стосовно фонового
	Охоронна зона підприємства

• Зони забруднення ґрунтів та їх розмір тісно пов'язані з векторами панівних вітрів. Рельєф, рослинність, міські споруди можуть змінювати напрямок та швидкість руху приземного шару повітря. Аналогічно зонам забруднення грунтів можна назвати і зони забруднення рослинного покриву.
• 2. Міграція важких металів у ґрунтовому профілі
• Акумуляція основної частини забруднюючих речовин спостерігається переважно у гумусово-акумулятивному ґрунтовому горизонті, де вони зв'язуються алюмосилікатами, несилікатними мінералами, органічними речовинами за рахунок різних реакцій взаємодії. Склад та кількість утримуваних у ґрунті елементів залежать від вмісту та складу гумусу, кислотно-основних та окислювально-відновних умов, сорбційної здатності, інтенсивності біологічного поглинання. Частина важких металів утримується цими компонентами міцно і не тільки не бере участі в міграції по ґрунтовому профілю, але і не становить небезпеки для живих організмів. Негативні екологічні наслідки забруднення грунтів пов'язані з рухомими сполуками металів.
• У межах ґрунтового профілю техногенний потік речовин зустрічає ряд ґрунтово-геохімічних бар'єрів. До них відносяться карбонатні, гіпсові, ілювіальні горизонти (ілювіально-залізисто-гумусові). Частина високотоксичних елементів може переходити в важкодоступні для рослин сполуки, інші елементи, мобільні в даній ґрунтово-геохімічній обстановці, можуть мігрувати в товщі грунту, представляючи потенційну небезпеку для біоти. Рухливість елементів значною мірою залежить від кислотно-основних та окислювально-відновних умов у ґрунтах. У нейтральних ґрунтах рухливі сполуки Zn, V, As, Se, які можуть вилуговуватися при сезонному промочуванні ґрунтів.
• Накопичення рухливих, особливо небезпечних для організмів сполук елементів залежить від водного та повітряного режимів ґрунтів: найменша акумуляція їх спостерігається у водопроникних ґрунтах промивного режиму, збільшується вона у ґрунтах з непромивним режимом та максимальна у ґрунтах з випотним режимом. При випарній концентрації та лужній реакції у ґрунті можуть накопичуватися Se, As, V у легкодоступній формі, а в умовах відновного середовища – Hg у вигляді метильованих сполук.
• Однак слід мати на увазі, що в умовах промивного режиму потенційна рухливість металів реалізується, і вони можуть бути винесені за межі ґрунтового профілю, будучи джерелом вторинного забруднення підземних вод.
• У кислих ґрунтах з переважанням окисних умов (ґрунти підзолистого ряду, добре дреновані) такі важкі метали, як Cd і Hg, утворюють легкорухливі форми. Навпаки, Pb, As, Se утворюють малорухливі сполуки, здатні накопичуватися в гумусових та ілювіальних горизонтах та негативно впливати на стан ґрунтової біоти. Якщо у складі забруднюючих речовин є S, у відновних умовах створюється вторинна сірководневе середовище і багато металів утворюють нерозчинні або слаборозчинні сульфіди.
• У заболочених ґрунтах Mo, V, As, Se присутні у малорухливих формах. Значна частина елементів у кислих заболочених ґрунтах присутня у відносно рухливих та небезпечних для живої речовини формах; такі сполуки Pb, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, Cd та Hg. У слабокислих і нейтральних ґрунтах з гарною аерацією утворюються важкорозчинні сполуки Pb, особливо при вапнуванні. У нейтральних ґрунтах рухомі сполуки Zn, V, As, Se, а Cd і Hg можуть затримуватися в гумусовому та ілювіальних горизонтах. У міру зростання лужності небезпека забруднення ґрунтів перерахованими елементами збільшується.
• 3. Напрями боротьби із забрудненням ґрунтів важкими металами
• 3.1 Проведення ґрунтового моніторингу стану ґрунту
• Серед контрольованих показників стану ґрунтів розрізняють дві групи: педохімічні та біохімічні. До педохімічних показників відносять ті властивості ґрунтів, зміна яких може бути викликана забруднювальними речовинами та які можуть негативно впливати на живі організми. До педохімічних відносяться показники найважливіших хімічних властивостей ґрунтів: гумусного стану, кислотно-основних та катіоннообмінних властивостей, в окремих випадках окисно-відновних властивостей ґрунтів.
• До біохімічних відносять показники, що характеризують акумуляцію у ґрунтах забруднюючих речовин та їх безпосереднього негативного впливу на живі організми. До групи біохімічних показників відносяться: 1) загальний вміст забруднюючих речовин; 2) вміст сполук забруднюючих речовин, що володіють реальною та потенційною рухливістю.
• Показники загального (валового) змісту контрольованих елементів як природного, і техногенного походження характеризують їх запас у грунтах (табл. 3). Визначення загального вмісту хімічних елементів у ґрунтах трудомістке і потребує повного розкладання алюмосилікатів, що утримують значну частину сполук, особливо у незабруднених ґрунтах (сплавлення проби, розкладання кислотами за участю плавикової кислоти).
• При оцінці стану забруднених ґрунтів загальний вміст хімічних елементів є менш інформативним показником. Існує досить багато даних про природний рівень загального вмісту важких металів (Hg, Pb, Cd, As, Zn, Cu та ін) у ґрунтах світу, у верхніх горизонтах різних типів ґрунтів Росії. Крім того, встановлено особливості регіонального фонового вмісту багатьох елементів, а також виявлено закономірності зміни їх кількості залежно від гранулометричного складу, гумусованості ґрунтів, реакції середовища, вмісту елементів у ґрунтоутворюючих породах та інших факторів.
• Таблиця 3. Фоновий вміст валових форм сполук важких металів у ґрунтах (мг/кг)

		Елемент, мг/кг
Дерново-підзолисті піщані та супіщані
Дерново-підзолисті суглинні та глинисті
Сірі лісові
Чорноземи
Каштанові

• З розширенням екологічного контролю стану ґрунтів широко почали застосовувати методи визначення вмісту кислоторозчинних (1 н. HCI, 1 н. HNO3) сполук ТМ. Нерідко їм надають назву «умовноваловий зміст ТМ». Застосування реагентів розведених розчинів мінеральних кислот не забезпечує повного розкладання проби, але дозволяє перевести в розчин основну частину сполук хімічних елементів техногенного походження.
• До рухомих форм ТМ відносять елементи та сполуки ґрунтового розчину та твердої фази ґрунту, які перебувають у стані динамічної рівноваги з хімічними елементами ґрунтового розчину. Для визначення рухомих ТМ у ґрунтах як екстрагент застосовують слабо сольові розчини, з іонною силою, близькою до іонної сили природних ґрунтових розчинів: (0,01-0,05 М СаCI2, Ca(NO3)2, KNO3). Зміст потенційно рухомих сполук контрольованих елементів у ґрунтах визначають у витяжці 1 н. NH4CH3COO за різних значень рН. Використовують цей екстрагент і з додаванням комплексоутворювачів (0,02-1,0 М ЕДТА).
• Для аналізу найчастіше відбирають верхні шари ґрунту (0-10 см), іноді аналізується розподіл забруднюючих речовин у ґрунтовому профілі. Верхні горизонти грають роль геохімічного бар'єру шляху потоку речовин, що надходять з атмосфери. В умовах промивного водного режиму забруднюючі речовини можуть проникати вглиб і накопичуватися в ілювіальних горизонтах, які також є геохімічними бар'єрами.
• важкий метал рекультивація земля
• 3.2 Рекультивація земель, забруднених важкими металами
• Забруднення грунтів важкими металами призводить до утворення кислої або лужної реакції ґрунтового середовища, зниження обмінної ємності катіонів, втрати поживних речовин, зміни щільності, пористості, відбивної здатності, розвитку ерозії, дефляції, скорочення видового складу рослинності, її пригнічення або до повної .
• Перш ніж розпочати рекультивацію таких земель, необхідно встановити джерело та причини забруднення, провести заходи щодо зниження викидів, локалізації або ліквідації джерела забруднення. Тільки за таких умов може бути досягнуто високої ефективності рекультиваційних робіт.
• Орієнтиром для розробки складу робіт з рекультивації земель насамперед є пріоритетна речовина, що викликає погіршення екологічного стану ґрунтів та якість сільськогосподарської продукції, а очікувана рухливість інших небезпечних речовин має регулюватися спеціальними чи комплексними заходами.
• Рекультивація земель, забруднених важкими металами, здійснюється з використанням таких способів:
• 1) Культивування стійких до забруднення культурних та дикорослих рослин. На забруднених землях сільськогосподарського призначення проводиться реорганізація та переорієнтація сільськогосподарського виробництва за рахунок запровадження нової структури рослинництва, що забезпечує отримання якісної продукції. У зонах з надзвичайною екологічною ситуацією, що мають багатоелементний набір забруднювачів, доцільно переходити з виробництва овочів на зерно-кормові сівозміни та розвиток тваринництва з особливим режимом утримання тварин, наприклад, зі стійловим та годуванням розведеними кормами або з вигоном на забруднені та чисті.
• Перехід на інші сільськогосподарські культури визначається різною їх чуйністю на рівень вмісту металів у ґрунті, причому ця чуйність у рослин проявляється як залежно від виду, сорту, так і за розподілом металів у вегетативних та регенеративних органах. Різне накопичення важких металів у рослинах викликане існуванням біологічних бар'єрів у системі: ґрунт – корінь – стебло (листя) – регенеративний орган. Зазвичай найбільше накопичення важких металів спостерігається у вегетативних органах, найменше - у регенеративних, наприклад, при вмісті у ґрунті 800мг/кг свинцю у соломі жита виявлено 9 мг/кг, а зерні - 0,9мг/кг. Чуйність рослин на окремі метали можна простежити на прикладі кадмію, найбільш чутливими до надлишку кадмію є соя, салат, шпинат, а стійкими - рис, томат, капуста.
• З урахуванням конкретних умов на ґрунтах, забруднених важкими металами, можна вирощувати такі стійкі культури: зернові колосові, злакові трави, картопля, капусту, томати, бавовник, цукрові буряки.
• 2) Рекультивація ґрунтів за допомогою рослин (фіторекультивація), здатних накопичувати важкі метали у вегетативних органах. Встановлено, що дерево за вегетаційний період вздовж автомобільної дороги здатне накопичувати в собі кількість свинцю, що дорівнює його вмісту в 130 кг бензину, тому в населених пунктах із забрудненими районами листовий опад доцільно збирати та утилізувати. Для очищення ґрунтів від цинку, свинцю та кадмію необхідно вирощувати великий горець, від свинцю та хрому – гірчицю, від нікелю – гречку тощо. (Табл. 5), при забруднення радіоактивними ізотопами можна використовувати віку, горох, люцерну, махорку.
• 3) Регулювання рухливості важких металів у грунті. Поглинання важких металів рослинами залежить від вмісту їх рухомих форм у ґрунті. Існування рухомих форм визначається властивостями та родючістю ґрунтів, біогеохімічними процесами, інтенсивністю та обсягами надходження важких металів у ґрунт, винесенням рослинами. Поведінка важких металів у грунті та способи управління їх змістом випливають з теорії геохімічних бар'єрів, а рекультивація забруднених грунтів зводиться до створення додаткових бар'єрів, управління існуючими бар'єрами або ослаблення деяких з них.
• Ґрунти, важкі за механічним складом і мають високу родючість, містять менше рухомих форм важких металів, ніж ґрунти легкі та малопродуктивні. Багато з металів, що належать до першого класу небезпеки, у нейтральному ґрунтовому середовищі утворюють важко розчинні сполуки, а в кислому - легко розчинні. Кадмій найбільш рухливий в кислому середовищі і слабко рухливий в нейтральному та лужному середовищі. До рухомих в кислому середовищі відносяться хімічні сполуки, що містять катіони Zn,Сu, Pb, Cd, Sr, Mn, Ni, Co та ін До рухомих в нейтральному і лужному середовищі - Mo, Cr, As, V, Se.
• У рівних умовах найменшу розчинність мають фосфати і сульфіди важких металів, з карбонатних сполук меншу розчинність мають сполуки ртуті, свинцю та кадмію. Гідроксиди важких металів утворюють важко розчинні форми у слабокислих та нейтральних середовищах, винятком є ​​гідроксид Fe (рН = 2,5) та Al (рН = 4,1).
• На рухливість впливають органічні речовини з малою молекулярною масою, фульвокислоти та гумінові кислоти, тому кількість рухомої міді змінюється від 4,5 мг/кг до 2,0 мг/кг при зміні вмісту гумусу в ґрунті від 0,6 до 6,5% . Адсорбція свинцю ґрунтом при зміні вмісту в ній гумусу від 2,5 до 7,0% зростає з 5 мкг/кг до 20 мкг/кг.
• Внесення в грунт рідкого гною і слабких органічних речовин підвищує рухливість важких металів за рахунок утворення низькомолекулярних водорозчинних комплексів. Надходження важких металів у рослини за рівнем їхньої рухливості: кадмій – свинець – цинк – мідь.
• Для регулювання рухливості з'єднань важких металів у ґрунті використовують вапнування, гіпсування, внесення органічних та мінеральних добрив, землевання (внесення глини чи піску).
• При рекультивації земель, забруднених важкими металами, значну увагу приділяють підтримці й утворенню грунті труднорастворимых сполук. Для цього на додаток до наведених способів використовують штучні та природні адсорбенти. До природних відносяться торф, мох, чорноземні ґрунти, сапропель, бентонітові та бентонітоподібні глини, глауконітові піски, кліноптилоліти, опоки, трепели, діатоміти. Штучні адсорбенти створюються в результаті активації або змішування природних адсорбентів, наприклад, активоване вугілля, алюмосилікатні та залізо-алюмосилікатні адсорбенти, вуглеалюмогелі, адсорбент «Сорбекс», іонообмінні смоли, полістирол.
• Виборча здатність адсорбентів може бути орієнтована на певні метали, наприклад, при використанні адсорбенту «МЕРКАПТО-8-ТРІАЗИН» кадмій, свинець, ртуть та нікель переходять у недоступні для рослин сполуки (досвід Японії, Франції, Німеччини та інших країн), застосування клиноптололіту значно знижує надходження свинцю, хрому, кадмію, міді, цинку в рослини і т.д.
• 4) Регулювання співвідношень хімічних елементів у грунті. У цього способу лежить антагонізм і синергізм хімічних елементів, тобто. коли один елемент перешкоджає або сприяє надходженню іншого в рослину, наприклад, цинк перешкоджає надходженню ртуті, а надлишок фосфору призводить до зниження токсичності цинку, кадмію, свинцю та міді, присутність кальцію може створити для одних металів антагоністичні, а для інших синергічні умови в родючі ґрунті цинк і кадмій протистоять закріпленню міді та свинцю, а в малородючому ґрунті процес може розвиватися у зворотному напрямку.
• 5) Створення рекультиваційного шару, заміна або розведення забрудненого шару ґрунту може проводитися за багатошаровою схемою, а також шляхом нанесення одного шару ґрунту на попередньо екрановану або неекрановану забруднену поверхню. Розведення забрудненого шару проводиться землеванням чистого ґрунту з наступним змішуванням, розведення може також проводиться за допомогою глибокої оранки, коли забруднений верхній шар перемішується з чистим нижнім шаром. Застосовують зняття забрудненого шару та його переробку, або зняття забрудненого ґрунту з подальшим очищенням і поверненням назад, але зазвичай такі операції проводять на невеликих ділянках, вони є дорогим способом рекультивації.
• Для рекультивації великих територій, що включають селітебні та рекреаційні зони населених пунктів, сільськогосподарські угіддя, що зазнають тривалого забруднення, можна застосувати таку комплексну схему:
• - Суттєве скорочення викидів підприємствами (технологічний бар'єр);
• - суворе дозування хімічних засобів захисту рослин, оптимальне регулювання живильного та кислотного режимів ґрунту (технологічний бар'єр);
• - управління водними міграційними потоками за рахунок організації поверхневого стоку, створення зливової каналізації, дренажних з подальшим очищенням стоків (механічний бар'єр).
• - посилення сорбційного бар'єру ґрунтового шару, необхідного для суттєвого зменшення кількості рухомих сполук важких металів, які надходять у рослини та забруднюють продукцію, у той же час загальна кількість металів у ґрунті може не тільки не зменшується, але навіть зростати за рахунок зменшення рухливості.
• - додатково до цього - мінімізація інфільтраційної складової водного режиму ґрунтового шару за умов поливу зелених насаджень, газонів, городніх, сільськогосподарських та інших культур, тобто. виконання заходів, спрямованих, з одного боку, на деяке ослаблення гідрофізичного бар'єру, але з іншого - необхідні закріплення ефекту від посилення сорбційного бар'єру.
• Зменшення кількості рухомих сполук при внесенні сорбенту фактично послаблює перерозподіл загального вмісту металів по ґрунтовому профілю під дією низхідних струмів вологи і призводить до надмірної акумуляції металів у верхньому шарі. Ослаблення гідрофізичного бар'єру шляхом регульованої інфільтрації сприяє перерозподілу металів, оскільки відбувається розведення ґрунтового розчину та одночасне зменшення важкорозчинних сполук за рахунок десорбції.
• Такий захід можна вважати можливим, оскільки при значному забрудненні ґрунтів та ґрунтових вод токсичними речовинами необхідно створювати інженерно-екологічну постійно діючу систему керування потоками речовини в компонентах: ґрунт – ґрунтові води. Подібна система забезпечує рекультивацію забруднених ґрунтів та ґрунтових вод, а також служить бар'єром для надходження техногенних продуктів до річок та інших місць розвантаження підземних стоків. Для кількісного обґрунтування цих заходів використовуються математичні моделі пересування вологи, а також важких металів з урахуванням їхньої сорбції та відбору корінням рослин.
• Висновок
• Актуальність проблеми впливу важких металів на ґрунтові мікроорганізми визначається тим, що саме в ґрунті зосереджена більшість всіх процесів мінералізації органічних залишків, що забезпечують поєднання біологічного та геологічного круговороту. Ґрунт є екологічним вузлом зв'язків біосфери, в якому найбільш інтенсивно протікає взаємодія живої та неживої матерії. На ґрунті замикаються процеси обміну речовин між земною корою, гідросферою, атмосферою, що живуть на суші організмами, важливе місце серед яких займають ґрунтові мікроорганізми.
• Зростаюче забруднення довкілля важкими металами (TM) становить загрозу для природних бікомплексів та агроценозів. Ті, що акумулюються в грунті TM, витягуються з неї рослинами і по трофічних ланцюгах у зростаючих концентраціях надходять в організм тварин. Рослини акумулюють TM не тільки з ґрунту, а й з повітря. Залежно від виду рослин та екологічної ситуації у них домінує вплив забруднення ґрунту чи повітря. Тому концентрація TM в рослинах може перевищувати або знаходиться нижче за їх вміст у грунті. Особливо багато свинцю з повітря (до 95%) поглинають листові овочі.
• На придорожніх територіях значно забруднює важкими металами ґрунт автотранспорт, особливо свинцем. При концентрації його у ґрунті 50 мг/кг приблизно десяту частину цієї кількості накопичують трав'янисті рослини. Також рослини активно поглинають цинк, кількість якого в них може у кілька разів перевищувати його вміст у ґрунті.
• Тяжкі метали істотно впливають на чисельність, видовий склад і життєдіяльність ґрунтової мікробіоти. Вони інгібують процеси мінералізації та синтезу різних речовин у ґрунтах, пригнічують дихання ґрунтових мікроорганізмів, викликають мікробостатичний ефект і можуть виступати як мутагенний фактор.
• Список літератури
• 1. Шкідливі хімічні речовини: неорганічні сполуки елементів І-ІV груп / за ред. В.А. Філова. – Л.: Хімія, 2008. – 611 с.
• 2. Джувелікян Х. А., Щеглов Д. І., Горубнова Н. С. Забруднення ґрунтів важкими металами. Способи контролю та нормування забруднених ґрунтів. Воронеж: Видавничо-поліграфічний центр Воронезького державного університету, 2009. – 21 с.
• 3. ДН 2.1.7.020-94. Орієнтовно допустимі концентрації (ОДК) важких металів та миш'яку у ґрунтах. Додаток № 1 до переліку ГДК та ОДК №6229-91. - М.: Держкомсаніздат, 1995.
• 4. ГОСТ 17.4.2.03-86 (СТ РЕВ 5299-85). Охорона природи. Ґрунти. Паспорт ґрунтів. - М.: Держкомсаніздат, 1987.
• 5. ГОСТ 17.4.3.01-83 (СТ РЕВ 3847-82). Охорона природи. Ґрунти. Загальні вимоги щодо відбору проб. - М.: Держкомсаніздат, 1984.
• 6. ГОСТ 17.4.3.06-86 (СТ РЕВ 5301-85). Охорона природи. Ґрунти. Загальні вимоги до класифікації ґрунтів щодо впливу на них хімічних забруднюючих речовин. - М.: Держкомсаніздат, 1987.
• 7. Методичні вказівки щодо визначення важких металів у ґрунтах сільгоспугідь та продукції рослинництва. - М.: ЦИНАТ, 1992. - 60 с.
• 8. Мотузова Г.В. Екологічний моніторинг ґрунтів/Г.В. Мотузова, О.С. Безкутова. - М.: Академічний Проект; Гаудеамус, 2007. – 237 с.
• 9. Перельман А.І. Геохімія ландшафту/А.І. Перельман, Н.С. Касімов. - М.: Астрея-2000, 1999. - 768 с.
• 10. Реймерс Н.Ф. Природокористування: слов.-справ. / Н.Ф. Реймерс. - М.: Думка, 1990. - 638 с.
• Розміщено на Allbest.ru
...

Подібні документи

Джерела, характер та ступінь забруднення урбаноземів та ґрунтів. Райони м. Челябінська, схильні до найбільш інтенсивного забруднення. Вплив забруднення ґрунтів важкими металами на рослинність. Форми знаходження важких металів у викидах та ґрунті.

дипломна робота , доданий 02.10.2015


Загальна характеристика важких металів, форми їх перебування у навколишньому середовищі. Джерела надходження важких металів у довкілля. Теорія та методи біоіндикації. Біологічні об'єкти як індикатори забруднення довкілля важкими металами.

курсова робота , доданий 27.09.2013


Джерела надходження важких металів у водні екосистеми. Токсична дія важких металів на людину. Оцінка ступеня забруднення поверхневих вод водойм, розташованих на території м. Гомеля, свинцем, міддю, хромом, цинком, нікелем.

дипломна робота , доданий 08.06.2013


Розгляд біохімічного методу очищення ґрунтів, його види: біовентилювання, фіторемедіація (очищення за допомогою зелених рослин), грибкові технології, використання мулу. Основні причини забруднення важкими металами сільськогосподарських земель.

курсова робота , доданий 16.05.2014


Характеристика Тюменського району Кліматична характеристика та географічне положення. Характеристика ґрунтового покриву. Характеристика рослинного та тваринного світу. Огляд заходів щодо рекультивації забрудненої важкими металами ділянки.

курсова робота , доданий 18.12.2014


Типи та види деградації приміських ґрунтів, оцінка ступеня деградації. Способи рекультивації забруднених ґрунтів. Характеристика м. Іжевська як джерела хімічного забруднення ґрунтів. Технологічні прийоми рекультивації ґрунтів, забруднених важкими металами.

курсова робота , доданий 11.06.2015


Огляд джерел техногенного забруднення земель. Показники та класи небезпечних речовин. Забруднення ґрунтів радіонуклідами та важкими металами. Рівні забруднення території Білорусі внаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС. Екологічні проблеми ґрунту.

курсова робота , доданий 08.12.2016


Поняття важких металів, їх біогеохімічні властивості та форми знаходження у навколишньому середовищі. Рухливість важких металів у ґрунтах. Види нормування важких металів у ґрунтах та рослинах. Аерогенний та гідрогенний способи забруднення ґрунтів міст.

курсова робота , доданий 10.07.2015


дипломна робота , доданий 23.09.2012


Основні поняття та етапи рекультивації земель. Рекультивація полігонів твердих відходів. Схема процесу очищення ґрунту від нафтопродуктів із внесенням нафтоокисних мікроорганізмів. Рекультивація земель, забруднених важкими металами, відвалів.

ЗМІСТ

Вступ

1. Ґрунтовий покрив та його використання

2. Ерозія грунтів (водна та вітряна) та методи боротьби з нею

3. Промислове забруднення ґрунту

3.1 Кислотні дощі

3.2 Важкі метали

3.3 Свинцева інтоксикація

4. Гігієна ґрунту. Знешкодження відходів

4.1 Роль ґрунту в обміні речовин

4.2 Екологічний взаємозв'язок між ґрунтом і водою та рідкими відходами (стічними водами)

4.3 Межі навантаження ґрунту твердими відходами (побутове та вуличне сміття, пром. відходи, сухий мул після осадження стічних вод, радіоакт. речовини)

4.4 Роль ґрунту у поширенні різних захворювань

4.5 Шкідлива дія основних типів забруднювачів (твердих та рідких відходів), що призводять до деградації ґрунту

4.5.1 Знешкодження рідких відходів у ґрунті

4.5.2.1 Знешкодження у ґрунті твердих відходів

4.5.2.2 Збір та вивіз сміття

4.5.3 Остаточне видалення та знешкодження

4.6 Видалення радіоактивних відходів

Висновок

Список використаних джерел

Вступ.

Певна частина ґрунтів, як у Росії, і у всьому світі з кожним роком виходить із сільськогосподарського обігу через різні причини, докладно розглянуті в УІР. Тисячі і більше гектарів землі страждають від ерозії, кислотних дощів, неправильної обробки та токсичних відходів. Щоб уникнути цього, потрібно ознайомитися з найбільш продуктивними та недорогими меліоративними заходами (Визначення меліорації див. в основній частині роботи), що підвищують родючість ґрунтового покриву, а насамперед із самим негативним впливом на ґрунт, та як його уникнути.

Ці дослідження дають уявлення про шкідливий вплив на ґрунт і проводилися за низкою книг, статей та наукових журналів, присвячених проблемам ґрунту та захисту навколишнього середовища.

Сама проблема забруднення та деградації ґрунтів була актуальна завжди. Зараз до сказаного можна ще додати, що в наш час антропогенний вплив сильно позначається на природі і тільки зростає, а ґрунт є для нас одним з головних джерелом їжі та одягу, не кажучи вже про те, що ми по ньому ходимо і завжди перебуватимемо в тісний контакт з нею.

1. Ґрунтовий покрив та його використання.

Ґрунтовий покрив є найважливішою природною освітою. Його значення життя суспільства визначається тим, що грунт є основним джерелом продовольства, що забезпечує 97-98% продовольчих ресурсів населення планети. Разом з тим, ґрунтовий покрив є місцем діяльності людини, на якій розміщується промислове та сільськогосподарське виробництво.

Виділяючи особливу роль продовольства у суспільстві, ще У. І. Ленін вказував: “Справжні основи господарства - це продовольчий фонд”.

Найважливіша властивість ґрунтового покриву - його родючість, під яким розуміється сукупність властивостей ґрунту, що забезпечують урожай сільськогосподарських культур. Природна родючість ґрунту регулюється запасом поживних речовин у ґрунті та його водним, повітряним та тепловим режимами. Велика роль ґрунтового покриву у продуктивності наземних екологічних систем, оскільки грунт живить сухопутні рослини водою та багатьма сполуками та є найважливішим компонентом фотосинтетичної діяльності рослин. Родючість ґрунту залежить і від акумульованої в ньому величини сонячної енергії. Живі організми, рослини та тварини, що населяють Землю, фіксують сонячну енергію у формі фіто- або зоомаси. Продуктивність наземних екологічних систем залежить від теплового та водного балансу земної поверхні, яким визначається різноманіття форм обміну матерією та речовиною у межах географічної оболонки планети.

Аналізуючи значення землі для громадського виробництва, К. Маркс виділяв два поняття: земля-матерія та земля-капітал. Під першим із них слід розуміти землю, що виникла в процесі її еволюційного розвитку мимоволі і свідомості людей і є місцем поселення людини та джерелом її пиши. З того моменту, коли земля в процесі розвитку людського суспільства стає засобом виробництва, вона виступає в новій якості-капіталу, без якого немислимий процес праці, “… тому що вона дає робітникові… місце, на якому він стоїть…, а його процесу -сферу дії...”. Саме тому земля є універсальним чинником будь-якої людської діяльності.

Роль і місце землі неоднакові в різних сферах матеріального виробництва, насамперед у промисловості та сільському господарстві. У обробній промисловості, у будівництві, на транспорті земля є місцем, де відбуваються процеси праці незалежно від природної родючості ґрунту. В іншій якості виступає земля у сільському господарстві. Під впливом людської праці природна родючість із потенційного перетворюється на економічну. Специфіка використання земельних ресурсів у сільському господарстві призводить до того, що вони виступають у двох різних якостях, як предмет праці та як засіб виробництва. К. Маркс зазначав: “Однією лише новим вкладенням капіталів у ділянки землі… люди збільшували землю-капітал без жодного збільшення матерії землі, т. е. простору землі”.

Земля в сільському господарстві виступає як продуктивна сила завдяки своїй природній родючості, яка не залишається постійною. При раціональному використанні землі така родючість може бути підвищена за рахунок поліпшення її водного, повітряного та теплового режиму за допомогою проведення меліоративних заходів та збільшення вмісту у ґрунті поживних речовин. Навпаки, за нераціонального використання земельних ресурсів їх родючість падає, унаслідок чого відбувається зниження врожайності сільськогосподарських культур. У деяких місцях обробіток культур стає зовсім неможливим, особливо на засолених та еродованих ґрунтах.

За низького рівня розвитку продуктивних сил суспільства розширення виробництва продуктів харчування відбувається за рахунок залучення до сільського господарства нових земель, що відповідає екстенсивному розвитку сільського господарства. Цьому сприяють дві умови: наявність вільних земель та можливість господарювання на доступному середньому рівні витрат капіталу на одиницю площі. Таке використання земельних ресурсів та ведення сільського господарства типові для багатьох країн сучасного світу.

В епоху НТР відбулося різке розмежування системи ведення землеробства в промислово розвинених країнах. Для перших характерна інтенсифікація землеробства з використанням досягнень НТР, за якої сільське господарство розвивається не за рахунок збільшення площі оброблюваної землі, а завдяки збільшенню розмірів капіталу, що вкладається в землю. Відома обмеженість земельних ресурсів для більшості промислово розвинених капіталістичних країн, збільшення попиту на продукти землеробства в усьому світі у зв'язку з високими темпами зростання населення, вища культура землеробства сприяли переведенню сільського господарства цих країн ще в 50-ті роки на шлях інтенсивного розвитку. Прискорення процесу інтенсифікації сільського господарства у промислово розвинених капіталістичних країнах пов'язано не лише з досягненнями НТР, але головним чином із вигідністю вкладення капіталу в сільське господарство, що сконцентрувало сільськогосподарське виробництво в руках великих землевласників та розорило дрібних фермерів.

Іншими шляхами розвивалося сільське господарство в країнах, що розвиваються. Серед гострих природно-ресурсних проблем цих країн можна виділити наступні: низьку культуру землеробства, що викликала деградацію ґрунтів (підвищену ерозію, засолення, зниження родючості) і природної рослинності (наприклад, тропічних лісів), виснаження водних ресурсів, опустелювання земель, що особливо виразно проявилося на континент. Всі ці фактори, пов'язані з соціально-економічними проблемами країн, що розвиваються, призвели до хронічної нестачі в цих країнах продовольства. Так, на початок 80-х років за забезпеченістю на одну особу зерном (222 кг) і м'ясом (14 кг) країни, що розвиваються, поступалися промислово розвиненим капіталістичним країнам відповідно в кілька разів. Вирішення продовольчої проблеми у країнах немислимо без великих соціально-економічних перетворень.

У нашій країні основу земельних відносин становить загальнодержавна (загальнонародна) власність на землю, що виникла внаслідок націоналізації всієї землі. Аграрні відносини будуються на основі планів, за якими має розвиватися сільське господарство в майбутньому, за фінансово-кредитної допомоги держави та постачання необхідної кількості машин та добрив. Оплата працівників сільського господарства за кількістю та якістю праці стимулює постійне підвищення їх життєвого рівня.

Використання земельного фонду як єдиного цілого складає основах довгострокових державних планів. Прикладом таких планів стало освоєння цілинних і залежних земель Сході країни (середина 50-х), завдяки якому стало можливим за короткий термін запровадити до складу орних земель понад 41 млн. га нових площ. Ще приклад – комплекс заходів, пов'язаних із виконанням Продовольчої програми, що передбачає прискорення розвитку сільськогосподарського виробництва на основі підвищення культури землеробства, широкого проведення меліоративних заходів, а також здійснення широкої програми соціально-економічного перебудови сільськогосподарських районів.

Земельні ресурси світу в цілому дозволяють забезпечити продуктами харчування більшу кількість людей, ніж є в даний час і чим воно буде найближчим часом. Разом з тим, у зв'язку із зростанням населення, особливо в країнах, що розвиваються, кількість ріллі на душу населення скорочується.

У землеробських районах у напрямі з півночі на південь спостерігається закономірне зменшення площі слабоокультурених угідь та зростання площі ріллі, що досягає максимуму в лісостеповій та степовій зонах. Якщо північних областях Нечорноземної зони РРФСР площа ріллі становить 5-6% загальної площі, то лісостеповій і степовій зонах площа ріллі збільшується більш ніж 10 раз, досягаючи 60-70%. Північніше та південніше цих зон землеробська територія різко скорочується. На півночі кордон стійкого землеробства визначається сумою позитивних температур 1000 ° за вегетаційний період, на півдні - річною сумою опадів 200-300 мм. Виняток становлять краще зволожені передгірні та гірські райони півдня Європейської частини країни та Середньої Азії, де землеробська освоєння території складає 20%. На півночі Російської рівнини в лісотундровій та тундровій зонах площа ріллі становить лише 75 тис. га (менше 0,1% території).

Для прискорення розвитку сільського господарства країни потрібне здійснення низки великомасштабних заходів:

Впровадження науково обґрунтованої системи землеробства для кожної природної зони та її окремих регіонів;

Здійснення широкої програми меліорації земель у різних природних зонах;

Ліквідація процесів вторинного засолення та заболочування меліоративних масивів;

Застосування комплексів заходів щодо боротьби з водною та вітровою ерозією на площах, що вимірюються мільйонами гектарів;

Створення мережі культурних пасовищ у різних природних зонах із застосуванням їх зрошення, обводнення та внесення добрив;

Проведення широкого комплексу заходів щодо окультурення освоєних ґрунтів із створенням глибокого оструктуреного горизонту;

Модернізація машинно-тракторного парку та ґрунтообробних знарядь;

Застосування повноцінної дози добрив під усі вила сільськогосподарських культур, у тому числі малорозчинних у захисній оболонці;

Здійснення комплексу заходів щодо соціального перебудови землеробських територій (будівництво доріг, жител, складів, шкіл, лікарень тощо);

Всебічний збереження існуючого земельного фонду. Ця програма може бути розрахована на тривалий час.

Нечорноземна зона РРФСР тягнеться від Прибалтійських рівнин на заході до Уральського хребта на сході, від узбережжя Північного Льодовитого океану на півночі до кордону лісостепу на півдні. Її площа становить близько 2,8 км2. Нечорнозем'я відрізняється високою концентрацією населення. Тут мешкає понад 60 млн. чоловік (близько 44% населення РРФСР), у тому числі близько 73% у містах. Ця зона налічує 47 млн. га сільськогосподарських угідь, їх 32 млн. га - ріллі. Нечорноземна зона відрізняється розвиненим сільським господарством, частку якого припадає до 30% сільськогосподарської продукції РРФСР, у тому числі майже все льоноволокно, до 20% зерна, більше 50 - картоплі, близько 40 - молока і яєць, 43 - овочів, 30% - м'яса .

Найважливішою особливістю Нечорноземної зони є велика площа природних кормових угідь. На кожен гектар ріллі тут припадає від 1 до 3 га кормових сінокосів та пасовищ. Природно-кліматичні умови майже повсюдно сприяють розвитку сільського господарства м'ясомолочної спеціалізації. Для інтенсифікації сільського господарства передбачається на болотах та заболочених землях провести меліоративні заходи та хімізацію сільськогосподарських угідь.

2. Ерозія грунтів (водна та вітряна) та методи боротьби з нею.

Широке використання земель, що особливо зросло в епоху НТР, призвело до збільшення поширення водної та вітрової ерозій (дефляції). Під їх впливом відбувається винос (водою або вітром) ґрунтових агрегатів з верхнього, найбільш цінного шару ґрунту, що призводить до зниження його родючості. Водна та вітрова ерозії, викликаючи виснаження ґрунтових ресурсів, є небезпечним екологічним фактором.

Загальна площа земель, схильних до водної та вітрової ерозії, вимірюється багатьма мільйонами гектарів. За наявними оцінками, водної ерозії піддається 31% суші, а вітрової-34%. Непрямим свідченням зростання масштабів водної та вітрової ерозії в епоху НТР є збільшення твердого стоку річками в океан, який нині оцінюється в 60 млрд. т, хоча 30 років тому ця величина була майже в 2 рази менша.

Загальне сільськогосподарське використання земель (включаючи пасовища та сіножаті) становить близько 1/3 суші. Внаслідок водної та вітрової ерозії у всьому світі постраждало близько 430 млн. га землі, а за збереження нинішніх масштабів ерозії до кінця століття ця величина може подвоїтися.

Вітровій ерозії найбільш схильні частинки ґрунту 0,5- 0,1 мм і менше, які при швидкостях вітру біля поверхні ґрунту 3,8-6,6 м/с починають рухатися і переміщаються на великі відстані. Дрібні ґрунтові частинки (<,0,1 мм) способны преодо­левать расстояние в сотни (иногда тысячи километров). На осно­вании аэрокосмических снимков выявлено, что пыльные бури в Са­харе прослеживались вплоть до Северной Америки.

Категорія частинок 0,5-0,1 мм є однією з агрономічно цінних, тому вітрова ерозія знижує ґрунтову родючість. Не менш діяльним процесом є водна ерозія, тому що при змиванні водою зростає розмір вимиваних ґрунтових частинок.

Змив ґрунту залежить від типу ґрунту, його фізико-механічного складу, величини поверхневого стоку та стану поверхні ґрунту (агрофон). Показники змиву ґрунту змінюються для різних орних угідь у дуже широких межах. Для південних чорноземів показники змиву ґрунтів (т/га) змінюються від 21,7 (зяблеве оранка вздовж схилу), 14,9 (те ж упоперек схилу) до 0,2 (багаторічна поклад). Інтенсивність ерозії в сучасну епоху породжена прямими чи опосередкованими наслідками антропогенного походження. До перших слід віднести широку оранку земель в ерозійно-небезпечних районах, особливо в аридній чи семіаридній зонах. Таке явище характерне для більшості країн, що розвиваються.

Проте інтенсивність ерозії зросла і розвинених країн, зокрема Франції, Італії, ФРН, Греції. Ерозійно-небезпечними вважаються деякі райони Нечорноземної зони РРФСР, оскільки сірі лісові ґрунти дуже схильні до розмиву. Ерозія має місце і на перезволожених зрошуваних масивах.

У скрутному становищі виявляються райони, у яких відбувається одночасне прояв водної та вітрової ерозії. У нашій країні до таких належать лісостепові та частково степові райони Центральної чорноземної області, Поволжя, Зауралля, Західного та Східного Сибіру з інтенсивним сільськогосподарським використанням. Водна та вітрова ерозії розвиваються в зоні недостатнього зволоження з чергуванням вологих і посухостійких років (або сезонів) за такими схемами: змив - осушення ґрунту - видування, видування - перезволоження ґрунту - змив. Наголошується, що вона може виявлятися на ділянках зі складним рельєфом неоднаково: на схилах північних експозицій переважає водна ерозія, на південних з вітроударним ефектом – вітрова. Одночасний розвиток водної та вітрової ерозій може викликати особливо великі порушення ґрунтового покриву.

Вітрова ерозія виникає у степових районах з великими площами ріллі за швидкості вітру 10-15 м/с. (Поволжя, Північний Кавказ, південь Західного Сибіру). Найбільших збитків сільському господарству завдають пильні бурі (що спостерігаються ранньою весною та влітку), які призводять до знищення посівів, зниження ґрунтової родючості, забруднення атмосфери, занесення смуг та меліоративних систем. Кордон запорошених бур проходить південніше лінії Балта – Кременчук – Полтава – Харків – Балашов – Куйбишев – Уфа – Новотроїцьк.

Ґрунтозахисна система землеробства, розроблена в Казахстані, знайшла широке поширення. Її основою є перехід від відвальної обробки ґрунту за допомогою плуга до безвідвального із застосуванням знарядь плоскорізного типу, що зберігають стерню та рослинні залишки на поверхні ґрунту, а на ґрунтах легкого механічного складу - введення ґрунтозахисних сівозмін з смуговим розміщенням однорічних культур і багаторічних трав. Завдяки ґрунтозахисній системі землеробства забезпечується не тільки захист ґрунтів від вітрової ерозії, а й більш ефективне використання атмосферних опадів. При плоскорізній обробці грунт промерзає на меншу глибину і весняний поверхневий стік використовується для зволоження поверхневих горизонтів грунту, внаслідок чого знижується згубний вплив посух па врожай зернових культур у посушливі роки. Ерозія грунту може завдавати як прямих збитків - рахунок зменшення родючості грунту, і непрямий - з допомогою перекладу одних цінних орних угідь на інші, менш цінні (наприклад, лісові смуги чи луки). Тільки для агролісомеліоративних заходів захисту ґрунтів від ерозії, якої потребують багато мільйонів гектарів ріллі, необхідно під лісопосадки використовувати близько 2,6% цієї площі.

Для захисту ґрунтів від ерозії нині використовується система науково-організаційних, агролісомеліоративних та гідротехнічних заходів. Основні види боротьби з водною ерозією полягають у максимальному зниженні величини поверхневого стоку та переведення його в підземний за рахунок ґрунтозахисних сівозмін при співвідношення посівів багаторічних трав і однорічних культур 1:2, глибокому поперечному борозенуванні схилів, лункуванні грунту, впровадженні лісонасаджень. Гідротехнічні заходи боротьби з водною ерозією включають будівництво ставків і водойм для зменшення величини талого стоку. Залежно від ступеня змитості ґрунту всі сільськогосподарські землі поділяються на дев'ять категорій. До першої з них віднесено землі, не схильні до ерозії, до дев'ятої - непридатні землі для землеробства. Для кожної з категорій земель (крім дев'ятої) рекомендовано свою протиерозійну систему землеробства.

3. Промислове забруднення ґрунту.

3.1. Кислотні дощі

Терміном «кислотні дощі» називають всі види метеорологічних опадів - дощ, сніг, град, туман, дощ зі снігом, - рН яких менше середнього значення рН дощової води (середній рН для дощової води дорівнює 5.6). Двоокис сірки (SO2) і оксиди азоту (NОx), що виділяються в процесі людської діяльності, трансформуються в атмосфері землі в кислотоутворюючі частинки . Ці частки вступають у реакцію з водою атмосфери, перетворюючи її на розчини кислот, які знижують рН дощової води. Вперше термін «кислотний дощ» було запроваджено 1872 року англійським дослідником Ангусом Смітом. Його увагу привернув вікторіанський зміг у Манчестері. І хоча вчені того часу відкинули теорію про існування кислотних дощів, сьогодні вже ніхто не сумнівається, що кислотні дощі є однією з причин загибелі життя у водоймах, лісів, урожаїв та рослинності. Крім того, кислотні дощі руйнують будівлі і пам'ятники культури, трубопроводи, непридатні автомобілі, знижують родючість ґрунтів і можуть призводити до просочування токсичних металів у водоносні шари ґрунту.

Вода звичайного дощу теж є слабокислим розчином. Це відбувається через те, що природні речовини атмосфери, такі як двоокис вуглецю (СО2), вступають у реакцію з дощовою водою. У цьому утворюється слабка вугільна кислота (CO2 + H2 O -> H2 CO3). Тоді як ідеалі рН дощової води дорівнює 5.6-5.7, у реальному житті показник кислотності (рН) дощової води в одній місцевості може відрізнятись від показника кислотності дощової води в іншій місцевості. Це насамперед залежить від складу газів, що містяться в атмосфері тієї чи іншої місцевості, таких як оксид сірки та оксиди азоту.

У 1883 році шведський учений Сванте Арреніус ввів в обіг два терміни - кислота та основа. Він назвав кислотами речовини, що при розчиненні у воді утворюють вільні позитивно заряджені іони водню (Н+). Підставами він назвав речовини, які при розчиненні у воді утворюють вільні негативно заряджені гідроксид-іони (ОН-). Термін рН використовують як показник кислотності води. Термін рН означає в перекладі з англійської „показник ступеня концентрації іонів водню“.

Значення рН вимірюється на шкалі від 0 до 14. У воді та водних розчинах присутні як іони водню(Н+), так і гідроксид-іони (ОН-). Коли концентрація іонів водню (Н+) у воді або розчині дорівнює концентрації гідроксид-іонів (ОН-) у тому ж розчині, такий розчин є нейтральним. Значення рН нейтрального розчину дорівнюють 7 (на шкалі від 0 до 14). Як ви знаєте, при розчиненні кислот у воді підвищується концентрація вільних іонів водню (Н+). Вони підвищують кислотність води або, іншими словами, рН води. При цьому з підвищенням концентрації іонів водню (Н+) знижується концентрація гідроксид-іонів (ОН-). Ті розчини значення рН яких на наведеній шкалі знаходиться в межах від 0 до<7, называются кислыми. Когда в воду попадают щелочи, то в воде повышается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). При этом в растворе понижается концентрация ионов водорода (Н+). Растворы, значение рН которых находится в пределах от >7 до 14, називаються лужними.

Слід звернути увагу на ще одну особливість шкали рН. Кожна наступна сходинка на шкалі рН говорить про десятикратне зменшення концентрації іонів водню (Н+) (і, відповідно, кислотності) у розчині та збільшення концентрації гідроксид-іонів (ОН-). Наприклад, кислотність речовини зі значенням рН4 у десять разів вища за кислотність речовини зі значенням рН5, у сто разів вища, ніж кислотність речовини зі значенням рН6 і в сто тисяч разів вища, ніж кислотність речовини зі значенням рН9.

Кислотний дощ утворюється в результаті реакції між водою та такими забруднюючими речовинами, як оксид сірки (SO2) та різними оксидами азоту (NOх). Ці речовини викидаються в атмосферу автомобільним транспортом, внаслідок діяльності металургійних підприємств та електростанцій, а також при спалюванні вугілля та деревини. Вступаючи в реакцію з водою атмосфери, вони перетворюються на розчини кислот - сірчаної, сірчистої, азотистої та азотної. Потім, разом зі снігом чи дощем, вони випадають на землю.

Наслідки випадання кислотних дощів спостерігаються у США, Німеччині, Чехії, Словаччині, Нідерландах, Швейцарії, Австралії, республіках колишньої Югославії та ще у багатьох країнах земної кулі.

Кислотний дощ негативно впливає на водоймища - озера, річки, затоки, ставки - підвищуючи їхню кислотність до такого рівня, що в них гине флора і фауна. Водяні рослини найкраще ростуть у воді зі значеннями рН між 7 та 9.2. Зі збільшенням кислотності (показники рН віддаляються вліво від точки відліку 7) водяні рослини починають гинути, позбавляючи інших тварин водоймища їжі. При кислотності рН6 гинуть прісноводні креветки. Коли кислотність підвищується до рН5.5, гинуть донні бактерії, які розкладають органічні речовини та листя, і органічне сміття починає накопичуватися на дні. Потім гине планктон - крихітна тварина, яка становить основу харчового ланцюга водоймища і живиться речовинами, що утворюються при розкладанні бактеріями органічних речовин. Коли кислотність досягає рН 4.5, гине вся риба, більшість жаб та комах.

У міру накопичення органічних речовин на дні водойм з них починають вилуговуватися токсичні метали. Підвищена кислотність води сприяє більш високій розчинності таких небезпечних металів, як алюміній, кадмій, ртуть і свинець із донних відкладень та ґрунтів.

Ці токсичні метали становлять небезпеку здоров'ю людини. Люди, які п'ють воду з високим вмістом свинцю або вживають рибу з високим вмістом ртуті, можуть придбати серйозні захворювання.

Кислотний дощ завдає шкоди не лише водній флорі та фауні. Він також знищує рослинність на суші. Вчені вважають, що хоча до сьогодні механізм до кінця ще не вивчений, „складна суміш забруднюючих речовин, що включає кислотні опади, озон та важкі метали… у сукупності призводять до деградації лісів.

Економічні втрати від кислотних дощів у США, за оцінками одного дослідження, становлять щорічно на східному узбережжі 13 мільйонів доларів і до кінця століття збитки досягнуть 1750 мільярдів доларів від втрати лісів; 8.300 мільярдів доларів від втрати врожаїв (тільки у басейні річки Огайо) і лише у штаті Мінессота 40 мільйонів доларів на медичні витрати. Єдиний спосіб змінити ситуацію на краще, на думку багатьох фахівців, - це зменшити кількість шкідливих викидів в атмосферу.

3.2. Важкі метали

Тяжкі метали відносяться до пріоритетних забруднюючих речовин, спостереження за якими обов'язкові у всіх середовищах.

Термін важкі метали, Що характеризує широку групу забруднюючих речовин, набув останнім часом значного поширення. У різних наукових та прикладних роботах автори по-різному трактують значення цього поняття. У зв'язку з цим кількість елементів, які належать до групи важких металів, змінюється у межах. Як критерії приналежності використовуються численні характеристики: атомна маса, щільність, токсичність, поширеність у природному середовищі, ступінь залучення до природних та техногенних циклів. У деяких випадках під визначення важких металів потрапляють елементи, що відносяться до крихких (наприклад, вісмут) або металоїдів (наприклад, миш'як).

У роботах, присвячених проблемам забруднення навколишнього природного середовища та екологічного моніторингу, на сьогодні важким металамвідносять понад 40 металів періодичної системи Д.І. Менделєєва з атомною масою понад 50 атомних одиниць: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Biта ін. При цьому важливу роль у категоруванні важких металів відіграють такі умови: їхня висока токсичність для живих організмів у відносно низьких концентраціях, а також здатність до біоакумуляції та біомагніфікації. Практично всі метали, що підпадають під це визначення (за винятком свинцю, ртуті, кадмію і вісмуту, біологічна роль яких на даний момент не ясна), беруть активну участь у біологічних процесах, входять до складу багатьох ферментів. За класифікацією Н.Реймерса, важкими слід вважати метали щільністю понад 8 г/см3. Таким чином, до важких металів відносяться Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Формально визначенню важкі металивідповідає велика кількість елементів. Однак, на думку дослідників, зайнятих практичною діяльністю, пов'язаною з організацією спостережень за станом та забрудненням навколишнього середовища, сполуки цих елементів далеко не рівнозначні як забруднюючі речовини. Тому в багатьох роботах відбувається звуження рамок групи важких металів, відповідно до критеріїв пріоритетності, зумовлених напрямом та специфікою робіт. Так було в класичними роботах Ю.А. Ізраеля у переліку хімічних речовин, що підлягають визначенню у природних середовищах на фонових станціях у біосферних заповідниках, у розділі важкі металиназвані Pb, Hg, Cd, As.З іншого боку, згідно з рішенням Цільової групи з викидів важких металів, що працює під егідою Європейської Економічної Комісії ООН і займається збором та аналізом інформації про викиди забруднюючих речовин у європейських країнах, тільки Zn, As, Se та Sbбули віднесені до важким металам. За визначенням М. Реймерса окремо від важких металів стоять шляхетні та рідкісні метали, відповідно, залишаються тільки Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. У прикладних роботах до важких металів найчастіше додають Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Іони металів є неодмінними компонентами природних водойм. Залежно від умов середовища (pH, окислювально-відновний потенціал, наявність лігандів) вони існують у різних ступенях окислення і входять до складу різноманітних неорганічних та металорганічних сполук, які можуть бути істинно розчиненими, колоїдно-дисперсними або входити до складу мінеральних та органічних суспензій.

Істинно розчинені форми металів, у свою чергу, дуже різноманітні, що пов'язано з процесами гідролізу, гідролітичної полімеризації (утворенням поліядерних гідроксокомплексів) та комплексоутворення з різними лігандами. Відповідно як каталітичні властивості металів, так і доступність для водних мікроорганізмів залежать від форм існування їх у водній екосистемі.

Багато металів утворюють досить міцні комплекси з органікою; ці комплекси є одним із найважливіших форм міграції елементів у природних водах. Більшість органічних комплексів утворюються за хелатним циклом і є стійкими. Комплекси, що утворюються ґрунтовими кислотами з солями заліза, алюмінію, титану, урану, ванадію, міді, молібдену та інших важких металів, відносно добре розчиняються в умовах нейтрального, слабокислого та слаболужного середовищ. Тому металорганічні комплекси здатні мігрувати у природних водах на значні відстані. Особливо важливо це для маломінералізованих і насамперед поверхневих вод, у яких утворення інших комплексів неможливе.

Для розуміння факторів, що регулюють концентрацію металу в природних водах, їх хімічну реакційну здатність, біологічну доступність та токсичність, необхідно знати не лише валовий вміст, а й частку вільних та пов'язаних форм металу.

Перехід металів у водному середовищі в металокомплексну форму має три наслідки:

1. Може відбуватися збільшення сумарної концентрації іонів металу з допомогою переходу їх у розчин з донних відкладень;

2. Мембранна проникність комплексних іонів може суттєво відрізнятися від проникності гідратованих іонів;

3. Токсичність металу внаслідок комплексоутворення може змінитися.

Так, хелатні форми Cu, Cd, Hgменш токсичні, ніж вільні іони. Для розуміння факторів, що регулюють концентрацію металу в природних водах, їх хімічну реакційну здатність, біологічну доступність та токсичність, необхідно знати не лише валовий вміст, а й частку пов'язаних та вільних форм.

Джерелами забруднення вод важкими металами служать стічні води гальванічних цехів, підприємств гірничодобувної, чорної та кольорової металургії, машинобудівних заводів. Тяжкі метали входять до складу добрив і пестицидів і можуть потрапляти у водоймища разом зі стоком із сільськогосподарських угідь.

Підвищення концентрації важких металів у природних водах часто пов'язане з іншими видами забруднення, наприклад із закисленням. Випадання кислотних опадів сприяє зниженню значення рН і переходу металів із сорбованого на мінеральних та органічних речовин стану у вільний.

Перш за все становлять інтерес ті метали, які найбільше забруднюють атмосферу через використання їх у значних обсягах у виробничій діяльності і в результаті накопичення у зовнішньому середовищі становлять серйозну небезпеку з точки зору їх біологічної активності та токсичних властивостей. До них відносять свинець, ртуть, кадмій, цинк, вісмут, кобальт, нікель, мідь, олово, сурму, ванадій, марганець, хром, молібден та миш'як.

Біогеохімічні властивості важких металів

В – висока, У – помірна, Н – низька

Ванадій знаходиться переважно в розсіяному стані і виявляється в залізних рудах, нафті, асфальтах, бітумах, горючих сланцях, вугіллі та ін. Одним із головних джерел забруднення природних вод ванадієм є нафта та продукти її переробки.

У природних водах зустрічається в дуже малій концентрації: у воді річок 0.2 - 4.5 мкг/дм3, у морській воді - в середньому 2 мкг/дм3

У воді утворює стійкі аніонні комплекси (V4 O12)4- та (V10 O26)6-. У міграції ванадія істотна роль розчинених комплексних сполук його з органічними речовинами, особливо з гумусових кислот.

Підвищені концентрації ванадію шкідливі здоров'ю людини. ПДКв ванадію становить 0.1 мг/дм3 (лімітуючий показник шкідливості – санітарно-токсикологічний), ПДКвр – 0.001 мг/дм3.

Природними джерелами надходження вісмуту в природні води є процеси вилуговування мінералів, що містять вісмут. Джерелом надходження у природні води можуть бути стічні води фармацевтичних і парфумерних виробництв, деяких підприємств скляної промисловості.

У незабруднених поверхневих водах міститься у субмікрограмових концентраціях. Найбільш висока концентрація виявлена ​​у підземних водах і становить 20 мкг/дм3, у морських водах – 0.02 мкг/дм3. ГДК становить 0.1 мг/дм3

Головними джерелами сполук заліза в поверхневих водах є процеси хімічного вивітрювання гірських порід, що супроводжуються їх механічним руйнуванням та розчиненням. У процесі взаємодії з мінеральними і органічними речовинами, що містяться в природних водах, утворюється складний комплекс сполук заліза, що знаходяться у воді в розчиненому, колоїдному та зваженому стані. Значні кількості заліза надходять із підземним стоком та зі стічними водами підприємств металургійної, металообробної, текстильної, лакофарбової промисловості та з сільськогосподарськими стоками.

Фазові рівноваги залежать від хімічного складу вод, рН, Eh та деякою мірою від температури. У рутинному аналізі в зважену формувиділяють частинки розміром більше 0.45 мк. Вона являє собою переважно залізовмісні мінерали, гідрат оксиду заліза та сполуки заліза, сорбовані на суспензіях. Істинно розчинену та колоїдну форму зазвичай розглядають спільно. Розчинене залізопредставлено сполуками, що знаходяться в іонній формі, у вигляді гідроксокомплексу та комплексів з розчиненими неорганічними та органічними речовинами природних вод. В іонній формі мігрує головним чином Fe(II), а Fe(III) відсутність комплексоутворюючих речовин не може у значних кількостях перебувати в розчиненому стані.

Залізо виявляється переважно у водах з низькими значеннями Eh.

В результаті хімічного та біохімічного (за участю залізобактерій) окислення Fe(II) переходить у Fe(III), який, гідролізуючись, випадає в осад у вигляді Fe(OH)3. Як для Fе(II), так і для Fe(III) характерна схильність до утворення гідроксокомплексів типу +, 4+, +, 3+, - та інших, що співіснують у розчині в різних концентраціях залежно від рН та в цілому визначають стан системи залізо-гідроксил. Основною формою знаходження Fe(III) у поверхневих водах є комплексні сполуки його з розчиненими неорганічними та органічними сполуками, головним чином гумусовими речовинами. При рН = 8.0 основною формою є Fe(OH)3. Колоїдна форма заліза найменш вивчена, вона є гідратом оксиду заліза Fe(OH)3 і комплекси з органічними речовинами.

Вміст заліза у поверхневих водах суші становить десяті частки міліграма, поблизу боліт – одиниці міліграмів. Підвищений вміст заліза спостерігається у болотних водах, у яких воно знаходиться у вигляді комплексів із солями гумінових кислот – гуматами. Найбільші концентрації заліза (до кількох десятків і сотень міліграмів на 1 дм3) спостерігаються у підземних водах із низькими значеннями рН.

Будучи біологічно активним елементом, залізо певною мірою впливає на інтенсивність розвитку фітопланктону та якісний склад мікрофлори у водоймі.

Концентрація заліза схильна до помітних сезонних коливань. Зазвичай у водоймах з високою біологічною продуктивністю в період літньої та зимової стагнації помітно збільшення концентрації заліза у придонних шарах води. Осінньо-весняне перемішування водних мас (гомотермія) супроводжується окисленням Fe(II) у Fе(III) та випаданням останнього у вигляді Fe(OH)3.

У природні води надходить при вилуговуванні ґрунтів, поліметалевих та мідних руд, в результаті розкладання водних організмів, здатних його накопичувати. Сполуки кадмію виносяться в поверхневі води зі стічними водами свинцево-цинкових заводів, рудозбагачувальних фабрик, ряду хімічних підприємств (виробництво сірчаної кислоти), гальванічного виробництва, а також із шахтними водами. Зниження концентрації розчинених сполук кадмію відбувається за рахунок процесів сорбції, випадання в осад гідроксиду та карбонату кадмію та споживання їх водними організмами.

Розчинені форми кадмію в природних водах є головним чином мінеральними та органо-мінеральними комплексами. Основною зваженою формою кадмію є його сорбовані сполуки. Значна частина кадмію може мігрувати у складі клітин гідробіонтів.

У річкових незабруднених і слабко забруднених водах кадмій міститься в субмікрограмових концентраціях, в забруднених і стічних водах концентрація кадмію може досягати десятків мікрограмів в 1 дм3.

Сполуки кадмію відіграють важливу роль у процесі життєдіяльності тварин та людини. У підвищених концентраціях токсичний, особливо у поєднанні з іншими токсичними речовинами.

ПДКв становить 0.001 мг/дм3, ПДКвр – 0.0005 мг/дм3 (лімітуючий ознака шкідливості – токсикологічний).

У природні води сполуки кобальту потрапляють у результаті процесів вилуговування їх з мідноколчеданових та інших руд, з ґрунтів при розкладанні організмів та рослин, а також зі стічними водами металургійних, металообробних та хімічних заводів. Деякі кількості кобальту надходять із ґрунтів внаслідок розкладання рослинних та тваринних організмів.

Сполуки кобальту в природних водах знаходяться в розчиненому та зваженому стані, кількісне співвідношення між якими визначається хімічним складом води, температурою та значеннями рН. Розчинені форми представлені переважно комплексними сполуками, в т.ч. з органічними речовинами природних вод. Сполуки двовалентного кобальту найбільш характерні для поверхневих вод. У присутності окислювачів можливе існування у помітних концентраціях тривалентного кобальту.

Кобальт належить до біологічно активних елементів і завжди міститься в організмі тварин та в рослинах. З недостатнім вмістом їх у ґрунтах пов'язане недостатнє вміст кобальту в рослинах, що сприяє розвитку недокрів'я у тварин (тайгово-лісова нечорноземна зона). Входячи до складу вітаміну В12, кобальт дуже активно впливає на надходження азотистих речовин, збільшення вмісту хлорофілу та аскорбінової кислоти, активізує біосинтез та підвищує вміст білкового азоту в рослинах. Водночас підвищені концентрації сполук кобальту є токсичними.

У річкових незабруднених і слабко забруднених водах його вміст коливається від десятих до тисячних часток міліграма в 1 дм3, середній вміст у морській воді 0.5 мкг/дм3. ПДКв становить 0.1 мг/дм3 ПДКвр 0.01 мг/дм3.

Марганець

У поверхневі води марганець надходить у результаті вилуговування залізомарганцевих руд та інших мінералів, що містять марганець (піролюзит, псиломелан, брауніт, манганіт, чорна охра). Значні кількості марганцю надходять у процесі розкладання водних тварин та рослинних організмів, особливо синьо-зелених, діатомових водоростей та вищих водних рослин. З'єднання марганцю виносяться у водойми зі стічними водами марганцевих збагачувальних фабрик, металургійних заводів, підприємств хімічної промисловості та з шахтними водами.

Зниження концентрації іонів марганцю в природних водах відбувається в результаті окиснення Mn(II) до MnO2 та інших високовалентних оксидів, що випадають в осад. Основні параметри, що визначають реакцію окислення - концентрація розчиненого кисню, величина рН і температура. Концентрація розчинених сполук марганцю знижується внаслідок утилізації водоростями.

Головна форма міграції сполук марганцю в поверхневих водах - суспензії, склад яких визначається у свою чергу складом порід, що дренуються водами, а також колоїдні гідроксиди важких металів та сорбовані сполуки марганцю. Істотне значення в міграції марганцю в розчиненій та колоїдній формах мають органічні речовини та процеси комплексоутворення марганцю з неорганічними та органічними лігандами. Mn(II) утворює розчинні комплекси з бікарбонатами та сульфатами. Комплекси марганцю з іоном хлору трапляються рідко. Комплексні сполуки Mn(II) з органічними речовинами, зазвичай, менш міцні, ніж з іншими перехідними металами. До них відносяться сполуки з амінами, органічними кислотами, амінокислотами та гумусовими речовинами. Mn(III) у підвищених концентраціях може перебувати у розчиненому стані лише у присутності сильних комплексоутворювачів, Mn(YII) у природних водах не зустрічається.

У річкових водах вміст марганцю коливається зазвичай від 1 до 160 мкг/дм3, середнє у морських водах становить 2 мкг/дм3, у підземних - n. 102 – n. 103 мкг/дм3.

Концентрація марганцю в поверхневих водах схильна до сезонних коливань.

Факторами, що визначають зміни концентрацій марганцю, є співвідношення між поверхневим та підземним стоком, інтенсивність споживання його при фотосинтезі, розкладання фітопланктону, мікроорганізмів та вищої водної рослинності, а також процеси осадження його на дно водних об'єктів.

Роль марганцю у житті вищих рослин та водоростей водойм дуже велика. Марганець сприяє утилізації CO2 рослинами, чим підвищує інтенсивність фотосинтезу, бере участь у процесах відновлення нітратів та асиміляції азоту рослинами. Марганець сприяє переходу активного Fe(II) у Fe(III), що оберігає клітину від отруєння, прискорює зростання організмів тощо. Важлива екологічна та фізіологічна роль марганцю викликає необхідність вивчення та розподілу марганцю у природних водах.

Для водойм санітарно-побутового використання встановлено ПДКв (за іоном марганцю), що дорівнює 0.1 мг/дм3.

Нижче представлені карти розподілу середніх концентрацій металів: марганцю, міді, нікелю та свинцю, побудовані за даними спостережень за 1989 – 1993 рр. у 123 містах. Використання пізніших даних передбачається недоцільним, оскільки у зв'язку зі скороченням виробництва значно знизилися концентрації завислих речовин і, відповідно, металів.

Вплив здоров'я.Багато металів є складовою пилу і істотно впливають на здоров'я.

Марганець надходить в атмосферу від викидів підприємств чорної металургії (60% усіх викидів марганцю), машинобудування та металообробки (23%), кольорової металургії (9%), численних дрібних джерел, наприклад, зварювальних робіт.

Високі концентрації марганцю призводять до появи нейротоксичних ефектів, прогресуючого ураження центральної нервової системи, пневмонії.
Найвищі концентрації марганцю (0,57 - 0,66 мкг/м3) спостерігаються у великих центрах металургії: у Липецьку та Череповці, а також у Магадані. Найбільше міст з високими концентраціями Mn (0,23 - 0,69 мкг/м3) зосереджено Кольському півострові: Заполярний, Кандалакша, Мончегорск, Оленегорск (див. карту).

За 1991 – 1994 рр. викиди марганцю від промислових джерел знизилися на 62%, середні концентрації – на 48%.

Мідь - один із найважливіших мікроелементів. Фізіологічна активність міді пов'язана головним чином із включенням її до складу активних центрів окисно-відновних ферментів. Недостатній вміст міді в ґрунтах негативно впливає на синтез білків, жирів та вітамінів та сприяє безпліддю рослинних організмів. Мідь бере участь у процесі фотосинтезу та впливає на засвоєння азоту рослинами. Разом з тим, надмірні концентрації міді надають несприятливий вплив на рослинні та тваринні організми.

У природних водах найчастіше зустрічаються сполуки Cu(II). Зі сполук Cu(I) найбільш поширені важко розчинні у воді Cu2 O, Cu2 S, CuCl. За наявності водному середовищі лігандів поруч із рівновагою дисоціації гідроксиду необхідно враховувати утворення різних комплексних форм, що у рівновазі з акваіонами металу.

Основним джерелом надходження міді до природних вод є стічні води підприємств хімічної, металургійної промисловості, шахтні води, альдегідні реагенти, що використовуються для знищення водоростей. Мідь може з'являтися внаслідок корозії мідних трубопроводів та інших споруд, що використовуються у системах водопостачання. У підземних водах вміст міді обумовлено взаємодією води з гірськими породами, що її містять (халькопірит, халькозин, ковеллін, борніт, малахіт, азурит, хризаколла, бротантин).

Гранично допустима концентрація міді у воді водойм санітарно-побутового водокористування становить 0.1 мг/дм3 (лімітуючий ознака шкідливості - загальносанітарний), у воді рибогосподарських водойм - 0.001 мг/дм3.

Викиди М (тис.т/рік) оксиду міді та середньорічні концентрації q (мкг/м3) міді.

Мідь надходить у повітря з викидами металургійних виробництв. У викидах твердих речовин вона міститься переважно у вигляді сполук, переважно оксиду міді.

Перед підприємств кольорової металургії припадає 98,7 % всіх антропогенних викидів цього металу, їх 71% здійснюється підприємствами концерну “Норільський нікель”, які у Заполярному і Нікелі, Мончегорську і Норильську, а ще приблизно 25% викидів міді здійснюються у Ревді, Красноуральську , Кольчугине та інших.

Як видно з карти, найвищі концентрації міді відзначені у містах Липецьк та Рудна Пристань. Підвищено також концентрації міді у містах Кольського півострова, у Заполярному, Мончегорську, Нікелі, Оленегорську, а також у Норильську.

Викиди міді від промислових джерел знизилися на 34%, середні концентрації – на 42%.

Молібден

Сполуки молібдену потрапляють у поверхневі води внаслідок вилуговування їх з екзогенних мінералів, що містять молібден. Молібден потрапляє у водоймища також зі стічними водами збагачувальних фабрик, підприємств кольорової металургії. Зниження концентрацій сполук молібдену відбувається внаслідок випадання в осад важкорозчинних сполук, процесів адсорбції мінеральними суспензією та споживання рослинними водними організмами.

Молібден у поверхневих водах перебуває в основному у формі МоО42-. Цілком ймовірно існування його у вигляді органомінеральних комплексів. Можливість деякого накопичення в колоїдному стані випливає з того факту, що продукти окислення молібденіту є пухкими тонкодисперсними речовинами.

У річкових водах молібден виявлено концентраціях від 2.1 до 10.6 мкг/дм3. У морській воді міститься в середньому 10 мкг/дм3 молібдену.

У малих кількостях молібден необхідний нормального розвитку рослинних і тваринних організмів. Молібден входить до складу ферменту ксантиноксидази. При дефіциті молібдену фермент утворюється у недостатній кількості, що спричиняє негативні реакції організму. У підвищених концентраціях молібден шкідливий. При надлишку молібдену порушується обмін речовин.

Гранично допустима концентрація молібдену у водоймищах санітарно-побутового використання становить 0.25 мг/дм3.

У природні води миш'як надходить із мінеральних джерел, районів миш'яковистого знаряддя (миш'яковий колчедан, реальгар, аурипігмент), а також із зон окислення порід поліметалічного, мідно-кобальтового та вольфрамового типів. Деяка кількість миш'яку надходить із ґрунтів, а також внаслідок розкладання рослинних та тваринних організмів. Споживання миш'яку водними організмами є однією з причин зниження концентрації його у воді, що найбільш чітко проявляється в період інтенсивного розвитку планктону.

Значні кількості миш'яку надходять у водні об'єкти зі стічними водами збагачувальних фабрик, відходами виробництва барвників, шкіряних заводів та підприємств, що виробляють пестициди, а також із сільськогосподарських угідь, на яких застосовуються пестициди.

У природних водах сполуки миш'яку знаходяться в розчиненому та зваженому стані, співвідношення між якими визначається хімічним складом води та значеннями рН. У розчиненій формі миш'як зустрічається у трьох- та пятивалентной формі, головним чином у вигляді аніонів.

У річкових незабруднених водах миш'як знаходиться зазвичай у мікрограмових концентраціях. У мінеральних водах його концентрація може досягати кількох міліграмів на 1 дм3, у морських водах у середньому міститься 3 мкг/дм3, у підземних - зустрічається у концентраціях n. 105 мкг/дм3. Сполуки миш'яку в підвищених концентраціях є токсичними для організму тварин і людини: вони гальмують окислювальні процеси, пригнічують постачання кисню органів і тканин.

ПДКв миш'яку становить 0.05 мг/дм3 (лімітуючий показник шкідливості – санітарно-токсикологічний) та ПДКвр – 0.05 мг/дм3.

Присутність нікелю в природних водах обумовлена ​​складом порід, через які проходить вода: він виявляється в місцях родовищ сульфідних мідно-нікелевих руд та залізо-нікелевих руд. У воду потрапляє з ґрунтів та з рослинних та тваринних організмів при їх розпаді. Підвищений порівняно з іншими типами водоростей вміст нікелю виявлено у синьо-зелених водоростях. З'єднання нікелю у водні об'єкти надходять також із стічними водами цехів нікелювання, заводів синтетичного каучуку, нікелевих збагачувальних фабрик. Величезні викиди нікелю супроводжують спалювання викопного палива.

Концентрація його може знижуватися в результаті випадання осад таких сполук, як ціаніди, сульфіди, карбонати або гідроксиди (при підвищенні значень рН), за рахунок споживання його водними організмами і процесів адсорбції.

У поверхневих водах сполуки нікелю знаходяться в розчиненому, зваженому та колоїдному стані, кількісне співвідношення між якими залежить від складу води, температури та значень рН. Сорбенти сполук нікелю можуть бути гідроксид заліза, органічні речовини, високодисперсний карбонат кальцію, глини. Розчинені форми являють собою головним чином комплексні іони, найчастіше з амінокислотами, гуміновими та фульвокислотами, а також у вигляді міцного ціанідного комплексу. Найбільш поширені у природних водах сполуки нікелю, в яких він знаходиться у ступені окислення +2. З'єднання Ni3+ утворюються зазвичай у лужному середовищі.

З'єднання нікелю відіграють важливу роль у кровотворних процесах, будучи каталізаторами. Підвищений його зміст має специфічну дію на серцево-судинну систему. Нікель належить до канцерогенних елементів. Він здатний викликати респіраторні захворювання. Вважається, що вільні іони нікелю (Ni2+) приблизно вдвічі більш токсичні, ніж його комплексні сполуки.

Нікель надходить в атмосферу від підприємств кольорової металургії, на частку яких припадає 97% усіх викидів нікелю, з них 89% на частку підприємств концерну "Норільський нікель", розташованих у Заполярному та Нікелі, Мончегорську та Норильську.

Підвищений вміст нікелю у навколишньому середовищі призводить до появи ендемічних захворювань, бронхіального раку. Сполуки нікелю відносять до 1 групи канцерогенів.

На карті видно кілька точок із високими середніми концентраціями нікелю в місцях розташування концерну Норильський нікель: Апатити, Кандалакша, Мончегорськ, Оленегорськ.

Викиди нікелю від промислових підприємств знизилися на 28%, середні концентрації – на 35%.

Викиди М (тис.т/рік) та середньорічні концентрації q (мкг/м3) нікелю.

У природні води надходить у результаті процесів вилуговування оловосодержащих мінералів (каситерит, станнин), а також зі стічними водами різних виробництв (фарбування тканин, синтез органічних фарб, виробництво сплавів з добавкою олова та ін.).

Токсична дія олова невелика.

У незабруднених поверхневих водах олово міститься у субмікрограмових концентраціях. У підземних водах його концентрація досягає одиниць мікрограмів на 1 дм3 . ПДКв становить 2 мг/дм3.

У поверхневі води сполуки ртуті можуть надходити в результаті вилуговування порід у районі ртутних родовищ (кіновар, метациннабарит, лівінгстон), у процесі розкладання водних організмів, що накопичують ртуть. Значних кількостей надходять у водні об'єкти зі стічними водами підприємств, які виробляють барвники, пестициди, фармацевтичні препарати, деякі вибухові речовини. Теплові електростанції, що працюють на вугіллі, викидають в атмосферу значну кількість сполук ртуті, які внаслідок мокрих та сухих випадень потрапляють у водні об'єкти.

Зниження концентрації розчинених сполук ртуті відбувається в результаті вилучення їх багатьма морськими і прісноводними організмами, що мають здатність накопичувати її в концентраціях, що у багато разів перевищують вміст її у воді, а також процесів адсорбції завислими речовинами та донними відкладеннями.

У поверхневих водах сполуки ртуті знаходяться у розчиненому та зваженому стані. Співвідношення між ними залежить від хімічного складу води та значень рН. Зважена ртуть є сорбованими сполуками ртуті. Розчиненими формами є недисоційовані молекули, комплексні органічні та мінеральні сполуки. У воді водних об'єктів ртуть може бути у вигляді метилртутних сполук.

Сполуки ртуті високо токсичні, вони вражають нервову систему людини, викликають зміни з боку слизової оболонки, порушення рухової функції та секреції шлунково-кишкового тракту, зміни в крові та ін. ртуті. Метилртутні сполуки накопичуються в рибі та можуть потрапляти в організм людини.

ПДКв ртуті становить 0.0005 мг/дм3 (лімітуючий ознака шкідливості - санітарно-токсикологічний), ПДКвр 0.0001 мг/дм3.

Природними джерелами надходження свинцю в поверхневі води є процеси розчинення ендогенних (галеніт) та екзогенних (англезит, церуссит та ін) мінералів. Значне підвищення вмісту свинцю в навколишньому середовищі (в т.ч. і в поверхневих водах) пов'язане зі спалюванням вугілля, застосуванням тетраетилсвинцю як антидетонатора в моторному паливі, з винесенням у водні об'єкти зі стічними водами рудозбагачувальних фабрик, деяких металургійних заводів, хімічних шахт і т.д. Істотними факторами зниження концентрації свинцю у воді є адсорбція його завислими речовинами та осадження з ними в донні відкладення. Серед інших металів свинець витягується та накопичується гідробіонтами.

Свинець знаходиться в природних водах у розчиненому та зваженому (сорбованому) стані. У розчиненій формі зустрічається у вигляді мінеральних та органомінеральних комплексів, а також простих іонів, у нерозчинній - головним чином у вигляді сульфідів, сульфатів та карбонатів.

У річкових водах концентрація свинцю коливається від десятих часток до одиниць мікрограмів на 1 дм3. Навіть у воді водних об'єктів, прилеглих до районів поліметалевих руд, його концентрація рідко досягає десятків міліграмів в 1 дм3. Лише у хлоридних термальних водах концентрація свинцю іноді досягає кількох міліграмів на 1 дм3.

Лімітуючий показник шкідливості свинцю – санітарно-токсілогічний. ПДКв свинцю становить 0.03 мг/дм3, ПДКвр - 0.1 мг/дм3.

Свинець міститься у викидах підприємствами металургії, металообробки, електротехніки, нафтохімії та автотранспорту.

Вплив свинцю на здоров'я відбувається при вдиханні повітря, що містить свинець, і надходження свинцю з їжею, водою, на пилових частках. Свинець накопичується в тілі, кістках і поверхневих тканинах. Свинець впливає на нирки, печінку, нервову систему та органи кровотворення. Літні та діти особливо чутливі навіть до низьких доз свинцю.

Викиди М (тис.т/рік) та середньорічні концентрації q (мкг/м3) свинцю.

Тетраетилсвинець

Надходить у природні води у зв'язку з використанням як антидетонатор у моторному паливі водних транспортних засобів, а також з поверхневим стоком з міських територій.

Дана речовина характеризується високою токсичністю, має кумулятивні властивості.

Джерелами надходження срібла до поверхневих вод служать підземні води та стічні води рудників, збагачувальних фабрик, фотопідприємств. Підвищений вміст срібла буває пов'язаний із застосуванням бактерицидних та альгіцидних препаратів.

У стічних водах срібло може бути у розчиненому і зваженому вигляді, переважно у формі галоїдних солей.

У незабруднених поверхневих водах срібло знаходиться у субмікрограмових концентраціях. У підземних водах концентрація срібла коливається від одиниць до десятків мікрограмів на 1 дм3, у морській воді - у середньому 0.3 мкг/дм3 .

Іони срібла здатні знищувати бактерії і в незначній концентрації стерилізують воду (нижня межа бактерицидної дії іонів срібла 2. 10-11 моль/дм3). Роль срібла в організмі тварин та людини вивчена недостатньо.

ПДКв срібла становить 0.05 мг/дм3.

Сурма надходить у поверхневі води за рахунок вилуговування мінералів сурми (стибніт, сенармонтит, валентиніт, сервантит, стибіоканіт) та зі стічними водами гумових, скляних, фарбувальних, сірникових підприємств.

У природних водах з'єднання сурми знаходяться в розчиненому та зваженому стані. В окисно-відновних умовах, характерних для поверхневих вод, можливе існування як тривалентної, так і п'ятивалентної сурми.

У незабруднених поверхневих водах сурма знаходиться у субмікрограмових концентраціях, у морській воді її концентрація досягає 0.5 мкг/дм3, у підземних водах – 10 мкг/дм3. ПДКв сурми становить 0.05 мг/дм3 (лімітуючий показник шкідливості – санітарно-токсикологічний), ПДКвр – 0.01 мг/дм3.

У поверхневі води з'єднання три- і шестивалентного хрому потрапляють в результаті вилуговування з порід (хроміт, крокоїт, уваровіт та ін.). Деякі кількості надходять у процесі розкладання організмів та рослин, з ґрунтів. Значні кількості можуть надходити у водоймища зі стічними водами гальванічних цехів, фарбувальних цехів текстильних підприємств, шкіряних заводів та підприємств хімічної промисловості. Зниження концентрації іонів хрому може спостерігатися внаслідок споживання їх водними організмами та процесів адсорбції.

У поверхневих водах сполуки хрому знаходяться в розчиненому та зваженому станах, співвідношення між якими залежить від складу вод, температури, рН розчину. Зважені сполуки хрому є переважно сорбованими сполуками хрому. Сорбентами можуть бути глини, гідроксид заліза, високодисперсний карбонат кальцію, що осідає, залишки рослинних і тварин організмів. У розчиненій формі хром може бути у вигляді хроматів і біхроматів. При аеробних умовах Cr(VI) переходить у Cr(III), солі якого в нейтральному та лужному середовищах гідролізуються з виділенням гідроксиду.

У річкових незабруднених і слабозабруднених водах вміст хрому коливається від кількох десятих часток мікрограма в літрі до кількох мікрограмів у літрі, у забруднених водоймах воно сягає кількох десятків і сотень мікрограмів у літрі. Середня концентрація у морських водах – 0.05 мкг/дм3, у підземних водах – зазвичай у межах n. 10 – n. 102 мкг/дм3.

З'єднання Cr(VI) і Cr(III) у підвищених кількостях мають канцерогенні властивості. З'єднання Cr(VI) є небезпечнішими.

Попадає в природні води в результаті процесів руйнування і розчинення гірських порід і мінералів (сфалерит, цинкіт, госларит, смітсоніт, каламін), що протікають у природі, а також зі стічними водами рудозбагачувальних фабрик і гальванічних цехів, виробництв пергаментного паперу, мінеральних фарб ін.

У воді існує головним чином в іонній формі або у формі його мінеральних та органічних комплексів. Іноді зустрічається у нерозчинних формах: у вигляді гідроксиду, карбонату, сульфіду та ін.

У річкових водах концентрація цинку зазвичай коливається від 3 до 120 мкг/дм3, у морських – від 1.5 до 10 мкг/дм3. Вміст у рудних і особливо шахтних водах з низькими значеннями рН може бути значним.

Цинк належить до активних мікроелементів, що впливають на ріст і нормальний розвиток організмів. У той же час багато сполук цинку токсичні, насамперед його сульфат і хлорид.

ПДКв Zn2+ становить 1 мг/дм3 (лімітуючий показник шкідливості – органолептичний), ПДКвр Zn2+ – 0.01 мг/дм3 (лімітуючий ознака шкідливості – токсикологічний).

Тяжкі метали вже зараз посідають друге місце за ступенем небезпеки, поступаючись пестицидам і значно випереджаючи такі широко відомі забруднювачі, як двоокис вуглецю та сірки, у прогнозі вони повинні стати найнебезпечнішими, небезпечнішими, ніж відходи АЕС і тверді відходи. Забруднення важкими металами пов'язані з їх широким використанням у промисловому виробництві разом із слабкими системами очищення, у результаті важкі метали потрапляють у довкілля, зокрема і грунт, забруднюючи і отруюючи його.

Тяжкі метали відносяться до пріоритетних забруднюючих речовин, спостереження за якими обов'язкові у всіх середовищах. У різних наукових та прикладних роботах автори по-різному трактують значення поняття “важкі метали”. У деяких випадках під визначення важких металів потрапляють елементи, що відносяться до крихких (наприклад, вісмут) або металоїдів (наприклад, миш'як).

Грунт є основним середовищем, в яке потрапляють важкі метали, у тому числі з атмосфери та водного середовища. Вона ж є джерелом вторинного забруднення приземного повітря та вод, що потрапляють із неї у Світовий океан. З ґрунту важкі метали засвоюються рослинами, які потім потрапляють у їжу більш високоорганізованим тваринам.

3.3. Свинцева інтоксикація

Нині свинець посідає перше місце серед причин промислових отруєнь. Це викликано широким застосуванням їх у різних галузях промисловості. Впливу свинцю піддаються робітники, що видобувають свинцеву руду, на свинцево-плавильних заводах, у виробництві акумуляторів, при пайці, в друкарнях, при виготовленні кришталевого скла або керамічних виробів, етилованого бензину, свинцевих фарб та ін. Забруднення околиці таких виробництв, а також поблизу великих автомобільних доріг створює загрозу ураження свинцем населення, що проживає в цих районах, і, насамперед, дітей, які чутливіші до впливу важких металів.

З жалем слід зазначити, що у Росії відсутня державна політика щодо правового, нормативного та економічного регулювання впливу свинцю на стан довкілля та здоров'я населення, щодо зниження викидів (скидів, відходів) свинцю та його сполук у навколишнє середовище, повного припинення виробництва свинцевмісних бензинів.

Внаслідок надзвичайно незадовільної освітньої роботи з роз'ясненню населенню ступеня небезпеки впливу важких металів на організм людини, у Росії не знижується, а поступово збільшується чисельність контингентів, які мають професійний контакт зі свинцем. Випадки свинцевої хронічної інтоксикації зафіксовано у 14 галузях промисловості Росії. Провідними є електротехнічна промисловість (виробництво акумуляторів), приладобудування, поліграфія та кольорова металургія, у яких інтоксикація обумовлена ​​перевищенням 20 і більше разів гранично допустимої концентрації (ГДК) свинцю повітря робочої зони.

Значним джерелом свинцю є вихлопні автомобільні гази, оскільки половина Росії все ще використовує етилований бензин. Проте металургійні заводи, зокрема мідеплавильні, залишаються головним джерелом забруднень довкілля. І тут є свої лідери. На території Свердловської області знаходяться 3 найбільші джерела викидів свинцю в країні: в містах Красноуральськ, Кіровоград і Ревда.

Димові труби Красноуральського мідеплавильного заводу, збудованого ще в роки сталінської індустріалізації та використовуючого обладнання 1932 року, щорічно викидають на 34-тисячне місто 150-170 тонн свинцю, покриваючи все свинцевим пилом.

Концентрація свинцю в грунті Красноуральська варіюється від 42,9 до 790,8 мг/кг за гранично допустимої концентрації ГДК=130 мк/кг. Проби води у водопроводі сусіднього сел. Жовтневий, що живиться підземним вододжерелом, фіксували перевищення ГДК до двох разів.

Забруднення довкілля свинцем впливає стан здоров'я людей. Вплив свинцю порушує жіночу та чоловічу репродуктивну систему. Для жінок вагітних та дітородного віку підвищені рівні свинцю в крові становлять особливу небезпеку, оскільки під дією свинцю порушується менструальна функція, частіше бувають передчасні пологи, викидні та смерть плода внаслідок проникнення свинцю через плацентарний бар'єр. У новонароджених дітей висока смертність.

Отруєння свинцем надзвичайно небезпечне для маленьких дітей – він діє на розвиток мозку та нервової системи. Проведене тестування 165 червоноуральських дітей віком від 4 років виявило суттєву затримку психічного розвитку у 75,7%, а у 6,8% обстежених дітей виявлено розумову відсталість, включаючи олігофренію.

Діти дошкільного віку найбільш сприйнятливі до шкідливого впливу свинцю, оскільки їхня нервова система перебуває у стадії формування. Навіть при низьких дозах свинцеве отруєння викликає зниження інтелектуального розвитку, уваги та вміння зосередитися, відставання у читанні, веде до розвитку агресивності, гіперактивності та інших проблем у поведінці дитини. Ці відхилення у розвитку можуть мати тривалий характері і бути незворотними. Низька вага при народженні, відставання в зростанні та втрата слуху також є результатом свинцевого отруєння. Високі дози інтоксикації ведуть до розумової відсталості, викликають кому, конвульсії та смерть.

Біла книга, опублікована російськими фахівцями, повідомляє, що свинцеве забруднення покриває всю країну і є одним із численних екологічних лих у колишньому Радянському Союзі, які стали відомі останніми роками. Більшість території Росії зазнає навантаження від випадання свинцю, що перевищує критичну для нормального функціонування екосистеми. У десятках міст відзначається перевищення концентрацій свинцю в повітрі та ґрунті вище за величини, що відповідають ГДК.

Найбільший рівень забруднення повітря свинцем, що перевищує ГДК, відзначався у містах Комсомольськ-на-Амурі, Тобольську, Тюмені, Карабаші, Володимирі, Владивостокі.

Максимальні навантаження випадання свинцю, що ведуть до деградації наземних екосистем, спостерігаються у Московській, Володимирській, Нижегородській, Рязанській, Тульській, Ростовській та Ленінградській областях.

Стаціонарні джерела відповідальні за скидання понад 50 тонн свинцю у вигляді різноманітних сполук у водні об'єкти. При цьому 7 акумуляторних заводів щорічно скидають 35 тонн свинцю через каналізаційну систему. Аналіз розподілу скидів свинцю у водні об'єкти біля Росії показує, що з цього виду навантаження лідирують Ленінградська, Ярославська, Пермська, Самарська, Пензенська і Орловська області.

У країні необхідні термінові заходи щодо зниження свинцевого забруднення, проте поки що економічна криза Росії затьмарює екологічні проблеми. У промисловій депресії, що тривала, Росія відчуває брак коштів для ліквідації колишніх забруднень, але якщо економіка почне відновлюватися, а заводи повернуться до роботи, забруднення може тільки посилитися.

10 найбільш забруднених міст колишнього СРСР

(Метали наведені в порядку зменшення рівня пріоритетності для цього міста)

4. Гігієна ґрунту. Знешкодження відходів.

Ґрунт у містах та інших населених пунктах та його околицях вже давно відрізняється від природного, біологічно цінного ґрунту, що відіграє важливу роль у підтримці екологічної рівноваги. Грунт у містах схильна до тих же шкідливих впливів, що і міське повітря і гідросфера, тому повсюдно відбувається значна її деградація. Гігієні ґрунту не приділяється достатньої уваги, хоча її значення як одного з основних компонентів біосфери (повітря, вода, ґрунт) та біологічного фактора навколишнього середовища ще більш вагоме, ніж води, оскільки кількість останньої (насамперед якість підземних вод) визначається станом ґрунту, та відокремити ці фактори один від одного неможливо. Грунт має здатність біологічного самоочищення: в грунті відбувається розщеплення відходів, що потрапили в неї, і їх мінералізація; зрештою, грунт компенсує за їх рахунок втрачені мінеральні речовини.

Якщо в результаті перевантаження ґрунту буде втрачено будь-який з компонентів його мінералізуючої здатності, це неминуче призведе до порушення механізму самоочищення та повної деградації ґрунту. І, навпаки, створення оптимальних умов самоочищення грунту сприяє збереженню екологічної рівноваги та умов існування всіх живих організмів, зокрема й людини.

Тому проблема знешкодження відходів, що надають шкідливу біологічну дію, не зводиться лише до їх вивезення; вона є складнішою гігієнічною проблемою, оскільки грунт є сполучною ланкою між водою, повітрям і людиною.

4.1. Роль ґрунту в обміні речовин

Біологічний взаємозв'язок між ґрунтом та людиною здійснюється головним чином шляхом обміну речовин. Ґрунт є ніби постачальником мінеральних речовин, необхідних для циклу обміну речовин, для зростання рослин, споживаних людиною і травоїдними тваринами, що з'їдаються в свою чергу людиною і м'ясоїдними тваринами. Таким чином, ґрунт забезпечує їжею багатьох представників рослинного та тваринного світу.

Отже, погіршення якості ґрунту, зниження його біологічної цінності, здатності до самоочищення викликає біологічну ланцюгову реакцію, яка у разі тривалого шкідливого впливу може призвести до різних розладів здоров'я у населення. Більш того, у разі уповільнення процесів мінералізації нітрати, азот, фосфор, калій і т. д., що утворюються при розпаді речовин, можуть потрапляти в використовуються для питних потреб підземні води і з'явитися причиною серйозних захворювань (наприклад, нітрати можуть викликати метгемоглобінемію, в першу чергу у діти грудного віку).

Споживання води з бідного йодом ґрунту може стати причиною ендемічного зобу і т.д.

4.2. Екологічний взаємозв'язок між ґрунтом і водою та рідкими відходами (стічними водами)

Людина видобуває з грунту воду, необхідну підтримки процесів обміну речовин і життя. Якість води залежить від стану ґрунту; воно завжди відображає біологічний стан цього ґрунту.

Це особливо відноситься до підземних вод, біологічна цінність яких істотно визначається властивостями ґрунтів та ґрунту, здатністю до самоочищення останньої, її фільтраційною здатністю, складом її макрофлори, мікрофауни тощо.

Прямий вплив ґрунту на поверхневі води вже менш значний, він пов'язаний головним чином з випаданням опадів. Наприклад, після рясних дощів з ґрунту змиваються у відкриті водоймища (річки, озера) різні забруднюючі речовини, у тому числі штучні добрива (азотні, фосфатні), пестициди, гербіциди, в районах карстових, тріщинуватих відкладень забруднюючі речовини можуть проникнути через підземні води.

Невідповідне очищення стічних вод також може стати причиною шкідливої ​​біологічної дії на ґрунт і зрештою призвести до її деградації. Тому охорона ґрунту в населених пунктах є однією з основних вимог охорони навколишнього середовища в цілому.

4.3. Межі навантаження грунту твердими відходами (побутове та вуличне сміття, промислові відходи, сухий мул, що залишається після осадження стічних вод, радіоактивні речовини тощо)

Проблема ускладнюється тим, що в результаті утворення все більшої кількості твердих відходів у містах ґрунт у їх околицях зазнає дедалі більших навантажень. Властивості та склад грунту погіршуються дедалі швидшими темпами.

З вироблених США 64,3 млн. т паперу 49,1 млн. т потрапляє у відходи (з цієї кількості 26 млн. т «постачає» домашнє господарство, а 23,1 млн. т - торгова мережа).

У зв'язку з викладеним видалення і остаточне знешкодження твердих відходів представляє дуже суттєву, складніше гігієнічну проблему в умовах посилюється урбанізації.

Остаточне знешкодження твердих відходів у забрудненому грунті є можливим. Однак через здатність до самоочищення міського ґрунту, що постійно погіршується, остаточне знешкодження відходів, що закопуються в землю, неможливе.

Людина могла б з успіхом скористатися для знешкодження твердих відходів біохімічними процесами, що відбуваються в ґрунті, його знешкоджуючою та знезаражуючою здатністю, проте міський ґрунт у результаті багатовікового проживання в містах людини та її діяльності вже давно став непридатним для цієї мети.

Механізми самоочищення, мінералізації, що відбуваються в грунті, роль бактерій і ензимів, що беруть участь в них, а також проміжні і кінцеві продукти розпаду речовин добре відомі. В даний час дослідження спрямовані на виявлення факторів, що забезпечують біологічну рівновагу природного ґрунту, а також на з'ясування питання, скільки твердих відходів (і який їх склад) може призвести до порушення біологічної рівноваги ґрунту.

Кількість побутових відходів (сміття) з розрахунку на одного мешканця деяких великих міст світу

Необхідно відзначити, що гігієнічний стан ґрунту в містах внаслідок його перевантаження швидко погіршується, хоча здатність ґрунту до самоочищення є основною гігієнічною вимогою для збереження біологічної рівноваги. Ґрунт у містах вже не в змозі впоратися без допомоги людини зі своїм завданням. Єдиний вихід із становища - повне знешкодження та знищення відходів відповідно до гігієнічних вимог.

Тому діяльність з будівництва комунальних споруд має бути спрямована на збереження природної здатності ґрунту до самоочищення, а якщо ця її здатність стала вже незадовільною, то треба відновити її штучним шляхом.

Найбільш несприятливою є токсична дія промислових відходів - як рідких, так і твердих. У ґрунт потрапляє дедалі більша кількість таких відходів, з якими вона не в змозі впоратися. Так, наприклад, встановлено забруднення ґрунту миш'яком на околицях заводів із виробництва суперфосфатів (у радіусі 3 км). Як відомо, деякі пестициди, такі, як хлорорганічні сполуки, що потрапили в ґрунт, довго не розпадаються.

Подібним чином і справа з деякими синтетичними пакувальними матеріалами (полівінілхлорид, поліетилен і т. д.).

Деякі токсичні сполуки рано або пізно потрапляють у підземні води, внаслідок чого порушується не тільки біологічна рівновага ґрунту, але погіршується і якість підземних вод настільки, що їх вже не можна використовувати як питні.

Відсоткове співвідношення кількості основних синтетичних матеріалів, що містяться у побутових відходах (сміття)

* Разом з відходами інших пластмас, що твердіють під дією тепла.

Проблема відходів зросла в наші дні ще й тому, що частину відходів, головним чином фекалії людини і тварин використовують для удобрення сільськогосподарських угідь. , 6%, калію (К?0) -0,5-1,5%, вуглецю -5-15%]. Ця проблема міста поширилася і на міські околиці.

4.4. Роль ґрунту у поширенні різних захворювань

Грунту належить певна роль поширенні інфекційних захворювань. Про це повідомляли ще в минулому столітті Petterkoffer (1882) і Fodor (1875), які висвітлили головним чином роль грунту у поширенні кишкових захворювань: холери, черевного тифу, дизентерії тощо. Вони звернули увагу також на ту обставину, що деякі бактерії та віруси зберігають у ґрунті місяцями життєздатність та вірулентність. Надалі ряд авторів підтвердили їх спостереження, особливо щодо міського грунту. Так, наприклад, збудник холери зберігає життєздатність та патогенність у підземних водах від 20 до 200 днів, збудник черевного тифу у фекаліях – від 30 до 100 днів, збудник паратифу – від 30 до 60 днів. (З точки зору поширення інфекційних хвороб міський ґрунт становить значно більшу небезпеку, ніж ґрунт на полях, удобрений гноєм.)

Для визначення ступеня забруднення ґрунту ряд авторів користуються визначенням бактеріального числа (кишкової палички), як і щодо якості води. Інші автори вважають за доцільне визначати, крім того, кількість термофільних бактерій, що беруть участь у процесі мінералізації.

Поширенню інфекційних хвороб у вигляді грунту значною мірою сприяє полив земель стічними водами. При цьому погіршуються і мінералізаційні властивості ґрунту. Тому полив стічними водами має здійснюватись під постійним суворим санітарним наглядом і лише поза міською територією.

4.5. Шкідлива дія основних типів забруднювачів (твердих та рідких відходів), що призводять до деградації ґрунту

4.5.1. Знешкодження рідких відходів у ґрунті

У низці населених пунктів, що не мають каналізації, деякі відходи, у тому числі і гній, знешкоджують у ґрунті.

Як відомо, це найпростіший спосіб знешкодження. Однак він припустимий лише в тому випадку, якщо ми маємо справу з біологічно повноцінним ґрунтом, що зберіг здатність до самоочищення, що нехарактерно для міських ґрунтів. Якщо ґрунт вже не має цих якостей, то для того, щоб захистити його від подальшої деградації, виникає необхідність у складних технічних спорудах для знешкодження рідких відходів.

У низці місць відходи знешкоджують у компостних ямах. У технічному відношенні це рішення є складним завданням. Крім того, рідкі здатні проникнути у ґрунті на досить великі відстані. Завдання ускладнюється ще й тим, що в міських стічних водах міститься все більша кількість токсичних промислових відходів, що погіршують мінералізаційні властивості ґрунту ще більшою мірою, ніж людські та тваринні фекалії. Тому в компостні ями допустимо спускати лише стічні води, що зазнали попереднього відстою. В іншому випадку порушується фільтраційна здатність ґрунту, потім ґрунт втрачає й інші захисні властивості, поступово відбувається закупорка пір і т.д.

Застосування людських фекалій для поливу сільськогосподарських полів є другим способом знешкодження рідких відходів. Цей спосіб є подвійною гігієнічною небезпекою: по-перше, він може призвести до перевантаження ґрунту; по-друге, ці відходи можуть бути серйозним джерелом поширення інфекції. Тому фекалії необхідно попередньо знезаражувати і піддавати відповідній обробці і лише після цього використовувати як добрива. Тут стикаються дві протилежні погляди. Відповідно до гігієнічних вимог, фекалії підлягають майже повному знищенню, а з погляду народного господарства вони становлять цінне добриво. Свіжі фекалії не можна використовувати для поливу городів та полів без попереднього знезараження. Якщо все ж таки доводиться користуватися свіжими фекаліями, то вони вимагають такого ступеня знешкодження, що як добриво вони вже не мають майже жодної цінності.

Фекалії можуть бути використані як якість добрива тільки на спеціально виділених ділянках - при постійному санітарно-гігієнічному контролі, особливо за станом підземних вод, кількістю, мух і т.д.

Вимоги до видалення та ґрунтового знешкодження фекалій тварин у принципі не відрізняються від вимог, що пред'являються до знешкодження людських фекалій.

Донедавна гній представляв сільському господарстві суттєве джерело цінних поживних речовин, необхідні підвищення родючості грунту. Проте в останні роки гній втратив своє значення частково через механізацію сільського господарства, частково через ширше застосування штучних добрив.

За відсутності відповідної обробки та знешкодження гній також становить небезпеку, як і не знешкоджені фекалії людини. Тому гною перед тим, як його вивезти на поля, дають дозріти, щоб за цей час у ньому (при температурі 60-70 ° С) могли статися необхідні біотермічні процеси. Після цього гній вважається «зрілим» і звільнився від більшості збудників хвороб, що містяться в ньому (бактерії, яйця глистів і т. д.).

Необхідно пам'ятати, що сховища гною можуть являти ідеальні місця для розмноження мух, що сприяють поширенню різних кишкових інфекцій. Слід зазначити, що мухи для розмноження найохочіше вибирають свинячий гній, потім кінський, овечий і в останню чергу коров'ячий. Перед вивезенням гною на поля обов'язково треба обробити інсектицидними засобами.

4.5.2. Знешкодження у ґрунті твердих відходів.

У наші дні кількість твердих відходів повсюдно збільшується з загрозливою швидкістю.

Розміщення та знешкодження твердих відходів у населених пунктах є проблемою капітального значення. Однак і в наші дні в більшості місць користуються найпримітивнішими способами знищення покидьків, не застосовуючи майже ніяких, технічних споруд, а розраховуючи тільки на мінералізаційну здатність ґрунту.

Життєво важливим питанням є пошук найефективніших способів знищення твердих відходів. Проблема ускладнюється тим, що значну частину міської території із твердим покриттям (дороги, вулиці, тротуари) неможливо використовувати для закапування відходів.

Обробка твердих відходів складається з: збору, вивезення сміття та його знешкодження.

4.5.2.1. Збір та вивіз сміття.

Побутове сміття в квартирах найбільше доцільно збирати в педальне пластмасове відро з кришкою. Потім сміття поміщають у спеціальні контейнери (баки) у дворі або його попередньо скидають у сміттєпровід. Останній спосіб є зручнішим для мешканців, а також і більш гігієнічним, тому що не потрібно залишати сміття в квартирі до його винесення в контейнер. Недоліком сміттєпроводу є те, що його важко утримувати у чистоті. Особливо вдалим є поєднання сміттєпроводу з піччю для спалювання сміття, розташованого в підвальному приміщенні.

Для знешкодження побутових відходів найбільш доцільним є застосування розмелювального пристрою, з'єднаного з раковиною (мийкою) на кухні. Подрібнені відходи потрапляють у каналізацію. Однак цей спосіб має низку недоліків. Наприклад, поки не вирішено проблему видалення із закритої каналізаційної мережі подрібнених побутових відходів. Сама техніка подрібнення відходів відрізняється низкою недоліків. Тому в США, де цей спосіб набув широкого поширення, часто виникають затори в каналізаційній мережі.

З погляду гігієни цей метод заслуговує на увагу, тому що, з одного боку, кухонні відходи не представляють навантаження для ґрунту, в який зрештою потрапляють, з іншого боку, метод економічний, тому що транспортування відходів стає зайвим і не потрібно відводити земельні ділянки під звалища.

Великі, багатоквартирні житлові будинки, великі установи та підприємства, в яких є сміттєпровід, але немає печі для спалювання сміття, доцільно постачати контейнери великої ємності (500-3000 л). Контейнери доставляються на спеціальних машинах з підйомним краном на звалище або сміттєспалювальний завод. Недолік використання контейнерів у тому, що сміття у яких не можна ущільнити. Поблизу великих житлових будинків необхідно обладнати спеціальні майданчики для контейнерів.

У деяких місцях, де сміття не вивозиться регулярно, змушені будувати закриті «будиночки» з бетону для збирання та тимчасового зберігання сміття. Ці «будиночки» повинні знаходитись на відстані не менше 20 м від житлових будівель, і до них має бути забезпечена під'їзна дорога для сміттєвозів. Двері «будиночків» повинні бути постійно зачиненими, щоб вони не перетворювалися на місце для розмноження мух і не розповсюджували навколо себе запах.

Одним із важливих завдань є утримання міських вулиць у чистоті. Збирання та транспортування вуличного сміття, прибирання мостових спеціальними машинами, миття та поливання вулиць, достатня кількість урн для сміття в найбільш жвавих частинах міста (на зупинках міського транспорту, у парках та скверах), прибирання снігу взимку та відповідний догляд за мостовими та тротуарами ожеледиці (використання піску або солі) є найбільш важливими компонентами цього завдання.

У вуличному смітті можуть утримуватися патогенні мікроорганізми, у тому числі збудники туберкульозу, правця, сибірки, різні патогенні коки і т. д. Нарешті, слизькі вулиці можуть спричинити важкі нещасні випадки (внаслідок травматизму).

Контейнери зі сміттям вивозять на спеціально обладнаних сміттєвозах, у яких ущільнюється сміття. Останнім часом стала вельми поширеною збирання сміття в пластмасових чи паперових мішках. Цей спосіб збору сміття більш гігієнічний, ніж збір у контейнери, так як при транспортуванні мішків не утворюється пил і можливе сортування відходів (на згорянні - вогнетривкі речовини, синтетичні матеріали тощо).

4.5.2.2. Остаточне видалення та знешкодження твердих відходів.

Найбільш поширеним способом видалення твердих відходів є заповнення ними ярів та кар'єрів (наприклад, на території колишніх цегельних заводів). Надалі на цих земельних ділянках розбивають міські парки, будують житлові будинки і т.д.

Найбільш простий варіант цього способу є відкриті міські звалища. Цей варіант є в санітарно-гігієнічному відношенні незадовільним (забруднюються ґрунт та підземні води, на звалищах розмножуються мухи, щури тощо). Тому розміщення відходів на відкритих сміттєзвалищах треба вважати лише вимушеним вирішенням проблеми, сміттєзвалище повинне розташовуватися на відстань не менше 1 км від забудованої частини міста.

Поліпшеним у гігієнічному відношенні варіантом вважатимуться прийнятий США так званий «Sanitary land fill» - спосіб, який у подальшому поширення та інших країнах світу. Доставлене сміття звалюють у вириті заздалегідь канави, потім ущільнюють (трамбують) і засипають шаром землі товщиною 70-80 см.

Однак і цей покращений варіант остаточного видалення та знешкодження відходів має певні недоліки. Насамперед з кожним роком збільшується кількість твердих відходів, тому для видалення сміття з кожним роком потрібні все більші території.

З гігієнічної точки зору останній спосіб обробки сміття вважатимуться задовільним. У разі потреби ним можна скористатися і на забудованій міській місцевості. Перевага способу полягає в тому, що його можна застосувати у будь-якій місцевості, крім того, за рахунок заповнення відходами ярів та ям відновлені земельні ділянки можуть бути використані для різних цілей. Недоліком його є необхідність досить великих територій, а знешкодження відходів все ж таки неповне. З іншого боку, не можна використовувати органічні речовини, необхідні сільському господарству.

Спалювання сміття з гігієнічної точки зору є найбільш прийнятним, тому воно набуло широкого поширення у всьому світі. Істотно покращився і процес спалювання; з кожним роком будуються все досконаліші печі для спалювання сміття.

Перші сміттєспалювальні заводи з їх невисокими трубами сильно забруднювали повітря, в яке потрапляла значна кількість пилу та попелу (до 13мг/м3). Сучасні сміттєспалювальні заводи оснащені спеціальним обладнанням, придатним для спалювання не тільки звичайних відходів, а й відходів полівінілхлориду та інших синтетичних матеріалів (пластмас). Труби нових заводів більш високі та оснащені електричними пиловловлюючими фільтрами. Такі заводи можна розміщувати на забудованій міській території. Цей спосіб знешкодження відходів дозволяє скоротити витрати на транспортування відходів та дає значний економічний ефект.

Недоліком цього способу є те, що будівництво сучасних сміттєспалювальних заводів пов'язане зі значними капіталовкладеннями. Крім того, експлуатаційні витрати також досить високі. Діяльність сміттєспалювальних заводів економічна лише у містах із щільною забудовою (з населенням щонайменше 400-600 тис.). У таких містах немає умов для знешкодження відходів іншими способами та спалювання відходів є єдиним прийнятним способом.

Місцеві установки для спалювання сміття виправдані на підприємствах, що випускають пластмасові вироби, в установах, де відходи інфіковані та підлягають спалюванню на місці (лікарні, деякі науково-дослідні установи тощо).

4.6. Видалення радіоактивних відходів.

Будь-який вид радіоактивних відходів підлягає особливій обробці та знешкодженню.

У мирний час радіоактивні відходи утворюються лише на підприємствах, що виробляють радіоактивні речовини та використовують їх у своїй роботі (атомні реактори, які обслуговують їхні підприємства тощо). Невелика кількість радіоактивних відходів утворюється в лабораторіях радіоактивних ізотопів деяких науково-дослідних установ, лікувальних закладах (радіотерапевтичні відділення, лабораторії радіоактивних ізотопів тощо), а також деяких промислових і сільськогосподарських підприємствах, що працюють з радіоактивними речовинами.

Оскільки радіоактивні речовини іонізують те, з чим стикаються, у тому числі й організм людини, їх практично неможливо усунути, і через свою кумулюючу дію вони набагато небезпечніші, ніж звичайні відходи.

В даний час існують два способи видалення радіоактивних відходів: радіоактивні речовини, що володіють невисокою активністю, багаторазово розбавляють і викидають в навколишнє середовище (наприклад, стічні води, забруднені низькоактивними речовинами з коротким періодом напіврозпаду, спускають в каналізаційну мережу; газоподібні радіоактивні у повітря і т. д.). Для знешкодження високоактивних радіоізотопних відходів із тривалим періодом напіврозпаду цей спосіб не годиться. Ці радіоактивні речовини спочатку концентрують, потім поміщають у спеціальні сховища. При цьому необхідно подбати, щоб радіоактивні відходи не просочувалися в довкілля (у ґрунт, поверхневі водоймища, повітря тощо).

Радіоактивні відходи зберігають у занурених у землю спеціальних ємностях (контейнери) чи глибоких залізобетонних колодязях (шахти). Оскільки ґрунт та підземні води необхідно максимально захистити від радіоактивного забруднення, стінки колодязя мають бути абсолютно герметичними. Незважаючи на всі вжиті запобіжні заходи, треба постійно здійснювати радіоактивний контроль за ґрунтом і підземними водами.

Існують нормативи, що чітко визначають допустимі дози радіоактивних відходів, що спускаються в каналізацію.

Висновок

У цьому роботі було отримано досить докладні інформацію про багатьох видах забруднення грунту. Розглянуто їх негативні впливи на ґрунт, а також зони нашої країни, схильні до забруднення. Отримано також дані щодо меліоративних заходів, зрошення та осушення ґрунтів. Ми з'ясували, що при непомірному зрошенні та високому рівні ґрунтових вод виникає небезпека вторинного засолення ґрунту.

Що ж до видів забруднення, ми довідалися, як справи з кислотними дощами у Росії, і як вони утворюються (із чого і якими реакціями); які місця можуть зазнати ерозії і піддаються забруднення нафтопродуктами і які області Росії необхідно захищати від них.

З галузі сільського господарства було розглянуто гранично допустимі концентрації добрив, і навіть шкоду від зловживання ними. Отримано дані щодо різних видів пестицидів та шкідливих наслідків після їх використання.

Що стосується твердих, рідких та радіоактивних відходів, були представлені можливі способи їх утилізації.

З'ясовано також, що ґрунт відіграє певну роль у поширенні різних захворювань. Деякі бактерії зберігаються у ґрунті довгий час.

Отримана інформація дає читачеві різноманітні відомості про ґрунт та про процеси, що відбуваються на його поверхні. Якщо ми хочемо утримувати наш грунт у порядку, потрібно дотримуватися хоча б елементарних заходів щодо його очищення.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Разуміхін Н.В. Реалізація продовольчої програми СРСР та охорона навколишнього середовища, 1986.

2. Ленін В.І. Повне зібрання творів, т. 42, з. 150.

3. Маркс К., Енгельс Ф. Полн. зібр. соч., т. 23, с.191.

4. "ХХ століття: останні 10 років". Москва: А/О Видавнича група "Прогрес", 1992.

5. «Хімія та суспільство». Москва: Світ, 1995.

6. Бакач Тибор. Охорона довкілля, 1980.

7. "Екологія і життя". Весна 1 (9) 1999.

Забруднення ґрунтів при неправильному використанні добрив

При екологічно неграмотному, нераціональному використанні мінеральних та органічних добрив можливе надмірне накопичення азоту, фосфору та інших елементів у ґрунті та інших об'єктах біосфери.

Надлишок азоту у ґрунті у нітратній формі виникає при неправильному застосуванні азотних мінеральних добрив. Здатність до легкої міграції призводить до підвищеного вмісту нітратів у продуктах харчування та питній воді.

Надлишковий вміст аміачного азоту виникає при неправильному використанні відходів тваринництва та міських стічних вод. Аміачний азот також здатний до міграції. Потрапляючи у воду, він перешкоджає її хлоруванню, а також, окислюючись до нітратів, зв'язує розчинений у воді кисень, що призводить до кисневого голодування гідробіонтів та псування води.

Крім того, надлишковий азот викликає переважне зростання вегетативних органів рослин за рахунок генеративних, підвищує сприйнятливість рослин до знижених температур.

Неправильне застосування фосфорних добрив призводить до зафосфачування ґрунтів. Міграція з полів сполук азоту та фосфору в ґрунтові води, а звідти – у прилеглі водойми, викликає евтрофікацію останніх (насичення водойм біогенними елементами).

Надмірне застосування таких калійних добрив, як хлорид калію, призводить до накопичення в ґрунті іонів хлору, несприятливих для низки сільськогосподарських культур.

Охорона ґрунтів від надлишку добрив включає наступні заходи: розробка нових довготривалих гранульованих форм добрив, застосування комплексних форм, використання правильних технологій внесення добрив, дотримання правил зберігання та транспортування.

Забруднення ґрунтів важкими металами та іншими продуктами техногенезу

Тяжкі метали - понад 40 хімічних елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва, маса атомів яких становить понад 50 атомних одиниць маси (Pb, Zn, Cd, Hg, Сu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co та ін.).

Поняття «важкі метали», що склалося, не є строгим, так як до важких металів часто відносять елементи-неметали, наприклад As, Se, а іноді навіть F, Be та інші елементи, атомна маса яких менше 50 атомних одиниць маси.

Серед важких металів багато мікроелементів, біологічно важливих живих організмів. Вони є необхідними та незамінними компонентами біокаталізаторів та біорегуляторів найважливіших фізіологічних процесів. Однак надлишковий вміст важких металів у різних об'єктах біосфери має пригнічуючу і навіть токсичну дію на живі організми.

Джерела надходження важких металів у ґрунт поділяються на природні (вивітрювання гірських порід та мінералів, ерозійні процеси, вулканічна діяльність) та техногенні (видобуток та переробка корисних копалин, спалювання палива, вплив автотранспорту, сільського господарства тощо). Сільськогосподарські землі, окрім забруднення через атмосферу, забруднюються важкими металами ще й специфічно, при застосуванні пестицидів, мінеральних та органічних добрив, вапні, використанні стічних вод. Міські ґрунти відчувають значний техногенний прес, складовою якого є забруднення важкими металами.

У природі зустрічаються території з недостатнім чи надлишковим вмістом у ґрунтах важких металів. Аномальний вміст важких металів у ґрунтах обумовлено двома групами причин: біогеохімічними особливостями екосистем та впливом техногенних потоків речовини. У першому випадку райони, де концентрація хімічних елементів вище або нижче оптимального для живих організмів рівня, називаються природними геохімічними аномаліями чи біогеохімічними провінціями. Тут аномальний вміст елементів обумовлено природними причинами - особливостями ґрунтоутворювальних порід, ґрунтоутворювального процесу, присутністю рудних аномалій. У другий випадок території називаються техногенними геохімічними аномаліями. Залежно від масштабу вони поділяються на глобальні, регіональні та локальні.

На поверхню ґрунту важкі метали надходять у різних формах. Це оксиди та різні солі металів, як розчинні, так і практично нерозчинні у воді (сульфіди, сульфати та ін.). У складі викидів підприємств з переробки руди та підприємств кольорової металургії - основного джерела забруднення довкілля важкими металами - більшість металів (70-90 %) перебуває у формі оксидів.

Потрапляючи на поверхню грунтів, важкі метали можуть накопичуватися, або розсіюватися. Більшість важких металів, що надійшли на поверхню грунту, закріплюється у верхніх гумусових горизонтах. Тяжкі метали сорбуються на поверхні ґрунтових частинок, зв'язуються з органічною речовиною ґрунту, зокрема у вигляді елементно-органічних сполук, акумулюються в гідроксидах заліза, входять до складу кристалічних грат глинистих мінералів, дають власні мінерали в результаті ізоморфного заміщення, знаходяться в розчинному стані волозі та газоподібному стані у ґрунтовому повітрі, є складовою ґрунтової біоти.

Ступінь рухливості важких металів залежить від геохімічної обстановки та рівня техногенного впливу. Тяжкий гранулометричний склад і високий вміст органічної речовини призводять до зв'язування важких металів ґрунтом. Зростання значень рН посилює сорбированность катіоноутворювальних металів (мідь, цинк, нікель, ртуть, свинець та ін.) та збільшує рухливість аніоноутворювальних (молібден, хром, ванадій та ін.). Посилення окисних умов підвищує міграційну здатність металів. У результаті за здатністю пов'язувати більшість важких металів, ґрунти утворюють наступний ряд: сірозем - чорнозем - дерново-підзолистий ґрунт.

Грунт, на відміну інших компонентів природного довкілля, як геохімічно акумулює компоненти забруднень, а й постає як природний буфер, контролюючий перенесення хімічних елементів і сполук в атмосферу, гідросферу і живе речовина.

Забруднення ґрунтів важкими металами має одразу дві негативні сторони. По-перше, надходячи по харчових ланцюгах із ґрунту в рослини, а звідти в організм тварин і людини, важкі метали викликають зниження кількості та якості врожаю сільськогосподарських рослин та тваринницької продукції, зростання захворюваності населення та скорочення тривалості життя.

По-друге, накопичуючись у ґрунті у великих кількостях, вони здатні змінювати багато її властивостей. Насамперед, зміни зачіпають біологічні властивості ґрунту: знижується загальна чисельність мікроорганізмів, звужується їх видовий склад (різноманітність), змінюється структура мікробоценозів, падає інтенсивність основних мікробіологічних процесів та активність ґрунтових ферментів і т. д. Сильне забруднення важкими металами призводить до зміни і більше ознак ґрунту, таких як гумусний стан, структура, рН середовища та ін. Результатом цього є часткова, а в ряді випадків і повна втрата ґрунтової родючості.

Механізм токсичної дії важких металів на живі організми полягає в тому, що вони легко зв'язуються із сульфгідрильними групами білків. В результаті порушується проникність мембран та відбувається інгібування ферментів, що веде до порушення обміну речовин. Різні важкі метали становлять небезпеку здоров'ю людини різною мірою. Найбільш небезпечними є Hg, Cd, Pb.

Охорона грунтів від забруднення важкими металами ось у чому. Найдоцільніше не допускати забруднення ґрунтів важкими металами, тому що їх видалення з ґрунту - це дуже складне завдання. Якщо ж забруднення вже сталося, то ґрунт вимагає санації («оздоровлення»). З питання санації ґрунтів, забруднених важкими металами, існує два основні підходи. Перший спрямований на очищення ґрунту від важких металів. Очищення може здійснюватися шляхом промивань, шляхом вилучення важких металів із ґрунту за допомогою рослин, шляхом видалення верхнього забрудненого шару ґрунту тощо. Другий підхід заснований на закріпленні важких металів у ґрунті, переведенні їх у нерозчинні у воді та недоступні живим організмам форми. Для цього пропонується внесення в ґрунт органічної речовини, фосфорних мінеральних добрив, іонообмінних смол, природних цеолітів, бурого вугілля, вапнування ґрунту тощо. Проте будь-який спосіб закріплення важких металів у ґрунті має свій термін дії. Рано чи пізно частина важких металів знову почне надходити у ґрунтовий розчин, а звідти у живі організми.

За рахунок антропогенної діяльності в довкілля надходить величезна кількість різних хімічних елементів та їх сполук – до 5 т органічних та мінеральних відходів на кожну людину щорічно. Від половини до двох третин цих надходжень залишається у шлаках, золі, утворюючи локальні аномалії у хімічному складі ґрунтів та вод.

Підприємства, будівлі, міське господарство, промислові, побутові та фекальні відходи населених пунктів та промислових районів не лише відчужують ґрунт, а й на десятки кілометрів навколо порушують нормальну біогеохімію та біологію ґрунтово-екологічних систем. Якоюсь мірою кожне місто чи індустріальний центр є причиною виникнення великих біогеохімічних аномалій, небезпечних для людини.

Джерелом важких металів є головним чином промислові викиди. При цьому лісові екосистеми страждають значно більше, ніж ґрунти сільськогосподарських угідь та сільськогосподарські культури. Особливо токсичними є свинець, кадмій, ртуть, миш'як та хром.

Тяжкі метали, як правило, накопичуються в ґрунтовій товщі, особливо у верхніх гумусових горизонтах. Період напіввидалення важких металів із ґрунту (вилуговування, ерозія, споживання рослинами, дефляція) становить залежно від типу ґрунту для:

• цинку – 70-510 років;
• кадмію - 13-Політ;
• міді – 310-1500 років;
• свинцю – 740-5900 років.

Складні та іноді незворотні наслідки впливу важких металів можна зрозуміти і передбачати лише на основі ландшафтно-біогеохімічного підходу до проблеми токсикантів у біосфері. Особливо впливають на рівні забруднення та токсико-екологічну ситуацію такі показники:

• біопродуктивність ґрунтів та вміст у них гумусу;
• кислотно-основний характер грунтів та вод;
• окисно-відновні умови;
• концентрація ґрунтових розчинів;
• поглинальна здатність ґрунтів;
• гранулометричний склад ґрунтів;
• тип водяного режиму.

Роль цих факторів вивчена поки що недостатньо, хоча саме ґрунтовий покрив є кінцевим приймачем більшості техногенних хімічних речовин, що залучаються до біосфери. Ґрунти є головним акумулятором, сорбентом та руйнівником токсикантів.

Значна частина металів потрапляє у ґрунти від антропогенної діяльності. Розсіювання починається з видобутку руди, газу, нафти, вугілля та інших корисних копалин. Ланцюжок розсіювання елементів простежується від видобувної копальні, кар'єру, далі втрати відбуваються при транспортуванні сировини на збагачувальну фабрику, на фабриці розсіювання триває по технологічній лінії збагачення, потім у процесі металургійного переділу, виготовлення металів і аж до відвалів, промислових і побутових звалищ.

З викидами промислових підприємств у значних кількостях надходить широкий набір елементів, причому ЗВ не завжди пов'язані з основною продукцією підприємств, а можуть входити до складу домішок. Так, поблизу свинцево-плавильного заводу пріоритетними забруднювачами, крім свинцю та цинку, можуть бути кадмій, мідь, ртуть, миш'як, селен, а біля підприємств, що виплавляють алюміній, - фтор, миш'як, берилій. Значна частина викидів підприємств надходить у глобальний кругообіг - до 50% свинцю, цинку, міді та до 90% ртуті.

Річний видобуток деяких металів перевершує їхню природну міграцію, особливо значно для свинцю і заліза. Очевидно, що все зростає тиск техногенних потоків металів на навколишнє середовище, в тому числі і на ґрунти.

Близькість розташування джерела забруднення позначається на атмосферному забрудненні грунтів. Так, два великі підприємства у Свердловській області – Уральський алюмінієвий завод та Красноярська ТЕЦ – виявилися джерелами техногенного забруднення атмосферного повітря з вираженими межами випадання техногенних металів з атмосферними опадами.

Небезпека забруднення ґрунтів техногенними металами з аерозолів повітря існує для будь-яких видів ґрунтів і в будь-яких місцях міста з тією лише різницею, що ґрунти, що ближче розташовані до джерела техногенезу (металургійний комбінат, ТЕЦ, АЗС або рухомий транспорт) будуть більш забруднені.

Часто інтенсивна дія підприємств поширюється на невелику площу, що призводить до підвищення вмісту важких металів, сполук миш'яку, фтору, оксидів сірки, сірчаної кислоти, іноді соляної кислоти, ціанідів у концентраціях, що часто перевищують ГДК (табл. 4.1). Гинуть трав'яний покрив, лісові насадження, руйнується ґрунтовий покрив, розвиваються ерозійні процеси. До 30-40 % важких металів із ґрунту може надходити у ґрунтові води.

Однак ґрунт також служить потужним геохімічним бар'єром для потоку ЗВ, але лише до певної межі. Розрахунки показують, що чорноземи здатні лише в орному шарі потужністю 0-20 см міцно фіксувати до 40-60 т/га свинцю, підзолисті – 2-6 т/га, а ґрунтові горизонти загалом – до 100 т/га, але при цьому у самому ґрунті виникає гостра токсикологічна ситуація.

Ще одна особливість грунту - здатність активно трансформувати сполуки, що до неї надходять.У цих реакціях беруть участь мінеральні та органічні компоненти, можлива трансформація біологічним шляхом. При цьому найбільш поширені процеси переходу водорозчинних сполук важких металів у важкорозчинні (оксиди, гідроксиди, солі з низьким виробленням. Таблиця 4.1.Перелік джерел забруднення та хімічних елементів, накопичення яких можливе у ґрунті в зоні впливу цих джерел (Методичні вказівки МУ 2.1.7.730-99 «Гігієнічна оцінка якості ґрунту населених місць»)

денням розчинності ПР) у складі ґрунтового поглинаючого комплексу (ППК): органічна речовина утворює з іонами важких металів комплексні сполуки. Взаємодія іонів металів з компонентами ґрунту відбувається за типом реакцій сорбції, осадження-розчинення, комплексоутворення, утворення простих солей. Швидкість та напрямок процесів трансформації залежать від pH середовища, вмісту тонкодисперсних частинок, кількості гумусу.

Для екологічних наслідків забруднення ґрунтів важкими металами істотне значення набувають величини концентрацій та форми знаходження важких металів у ґрунтовому розчині. Рухливість важких металів тісно пов'язана зі складом рідкої фази: низька розчинність оксидів і гідроксидів важких металів зазвичай спостерігається у ґрунтах із нейтральною або лужною реакцією. Навпаки, мобільність важких металів найбільш висока при сильнокислій реакції ґрунтового розчину, тому токсичний вплив важких металів у сильнокислих тайгово-лісових ландшафтах може бути істотним порівняно з нейтральними або лужними грунтами. Токсичність елементів для рослин та живих організмів безпосередньо пов'язана з їх рухливістю у ґрунтах. Крім кислотності на токсичність впливають властивості грунтів, що зумовлюють міцність фіксації ЗВ, що надходять; Істотно впливає спільна присутність різних іонів.

Найбільшу небезпеку для вищих організмів, у тому числі і для людини, є наслідками мікробної трансформації неорганічних сполук важких металів у комплексні сполуки. Наслідками забруднення металами може бути порушення ґрунтових трофічних ланцюгів у біогеоценозах. Можлива також зміна цілих комплексів, угруповань мікроорганізмів та ґрунтових тварин. Тяжкі метали пригнічують важливі мікробіологічні процеси в ґрунті - трансформацію сполук вуглецю - так зване «дихання» ґрунту, а також азотфіксацію.