Maaperän saastumisen lähteet. Opintojakso: Prioriteettiaineet - maaperän saasteaineet

Pinta-ainekerrokset saastuvat helposti. Erilaisten kemiallisten yhdisteiden – myrkyllisten aineiden – suuret pitoisuudet maaperässä vaikuttavat haitallisesti maaperän eliöiden elintärkeään toimintaan. Tässä tapauksessa maaperän kyky puhdistaa itsensä taudinaiheuttajista ja muista ei-toivotuista mikro-organismeista menetetään, millä on vakavia seurauksia ihmisille, kasvistolle ja eläimistölle. Esimerkiksi voimakkaasti saastuneessa maaperässä lavantaudin ja paratyfusin patogeenit voivat säilyä jopa puolitoista vuotta, kun taas saastumattomassa maaperässä - vain kaksi tai kolme päivää.

Tärkeimmät maaperän epäpuhtaudet: 1) torjunta-aineet (myrkylliset kemikaalit); 2) kivennäislannoitteet; 3) jätteet ja teollisuusjätteet; 4) kaasu- ja savupäästöt ilmakehään; 5) öljy ja öljytuotteet.

Torjunta-aineet maaperän saastuttajana

Maailmassa tuotetaan yli miljoona tonnia vuodessa torjunta-aineet. Pelkästään Venäjällä käytetään yli 100 yksittäistä torjunta-ainetta, joiden vuotuinen tuotantomäärä on yhteensä 100 tuhatta tonnia.Saastuneimmat alueet torjunta-aineista ovat Krasnodarin alue ja Rostovin alue (keskimäärin noin 20 kg hehtaaria kohden). Venäjällä torjunta-aineita on noin 1 kg asukasta kohti vuodessa, monissa muissa maailman kehittyneissä teollisuusmaissa tämä arvo on huomattavasti korkeampi (Losev et al., 1993). Maailman torjunta-aineiden tuotanto kasvaa jatkuvasti.

Tällä hetkellä monet tutkijat rinnastavat torjunta-aineiden vaikutuksen kansanterveyteen radioaktiivisten aineiden vaikutukseen ihmisiin. On luotettavasti osoitettu, että torjunta-aineita käytettäessä sadon jonkinasteisen kasvun ohella tuholaisten lajikoostumus lisääntyy, huononeminen ravitsemuksellista laatua ja tuotteiden turvallisuus, luonnollinen hedelmällisyys menetetään jne.

Tiedemiesten mukaan suurin osa käytetyistä torjunta-aineista päätyy ympäristöön (veteen, ilmaan) kohdelajin ohi. Torjunta-aineet aiheuttavat perusteellisia muutoksia koko ekosysteemiin ja vaikuttavat kaikkiin eläviin organismeihin, kun taas ihmiset käyttävät niitä tuhotakseen hyvin rajallisen määrän organismilajeja. Tämän seurauksena valtava määrä muita biologisia lajeja (hyönteiset hyönteiset, linnut) on päihtynyt sukupuuttoon asti. Lisäksi ihmiset yrittävät käyttää paljon enemmän torjunta-aineita kuin on tarpeen, mikä pahentaa ongelmaa entisestään.

Torjunta-aineista suurin vaara on pysyviä orgaanisia klooriyhdisteitä(DDT, HCB, HCH), jotka voivat säilyä maaperässä useita vuosia ja pienetkin pitoisuudet biologisen kertymisen seurauksena voivat olla vaarallisia eliöiden elämälle. Mutta jopa pieninä pitoisuuksina torjunta-aineet tukahduttavat immuunijärjestelmä ja suurempina pitoisuuksina niillä on selkeitä mutageenisia ja karsinogeenisia ominaisuuksia. Ihmiskehossa torjunta-aineet voivat paitsi aiheuttaa pahanlaatuisten kasvainten nopeaa kasvua, myös vaikuttaa elimistöön geneettisesti, mikä voi aiheuttaa vakavan vaaran tulevien sukupolvien terveydelle. Siksi niistä vaarallisimman, DDT:n, käyttö on kiellettyä maassamme ja monissa muissa maissa.

Näin ollen voimme vakuuttavasti todeta, että kenraali ympäristövahinkoja maaperää saastuttavien torjunta-aineiden käytöstä moninkertaisesti ylittää niiden käytöstä saatavat hyödyt. Torjunta-aineiden vaikutukset ovat erittäin kielteisiä paitsi ihmisille myös koko eläimistölle ja kasvistolle. Kasvillisuus on osoittautunut erittäin herkäksi torjunta-aineiden vaikutuksille, ei vain niiden levityksessä, vaan myös niistä melko etäällä olevissa paikoissa tuulen tai pintavesien kautta kulkeutuvien saasteiden vuoksi.

Torjunta-aineet voivat tunkeutua kasviin saastuneesta maaperästä juurijärjestelmän kautta, kerääntyä biomassaan ja saastuttaa sen jälkeen ravintoketjun. Torjunta-aineita ruiskutettaessa havaitaan lintujen (lintujen) merkittävä myrkytys. Erityisesti kärsivät laulu- ja vaeltajarastas-, kiiru- ja muut solmiopopulaatiot. Kotimaisten ja ulkomaisten tutkijoiden työ on kiistatta osoittanut, että maaperän saastuminen torjunta-aineilla ei ainoastaan ​​aiheuta ihmisten ja useiden eläinlajien myrkytystä, vaan johtaa myös merkittävään lisääntymistoimintojen häiriintymiseen ja sen seurauksena vakaviin demo-ekologisiin sairauksiin. seuraukset. KANSSA pitkäaikaiseen käyttöön torjunta-aineet liittyvät myös vastustuskykyisten (resistenttien) tuholaisrotujen kehittymiseen ja uusien haitallisten organismien syntymiseen, joiden luonnolliset viholliset on tuhottu.

Yleiset luonteenpiirteet. On tapana tehdä ero luonnollisen ja ihmisen aiheuttaman maaperän pilaantumisen välillä. Luonnollinen maaperän saastuminen tapahtuu biosfäärissä ilman ihmisen puuttumista tapahtuvien luonnollisten prosessien seurauksena, jotka johtavat kemikaalien pääsyyn maaperään ilmakehästä, litosfääristä tai hydrosfääristä, esimerkiksi kivien sään tai sateiden seurauksena maaperässä. sateen tai lumen muodossa, huuhtoen saastuttavat ainesosat pois ilmakehästä.

Vaarallisin luonnollisille ekosysteemeille ja ihmisille on ihmisen aiheuttama maaperän saastuminen, erityisesti teknogeeninen. Yleisimmät epäpuhtaudet ovat torjunta-aineet, lannoitteet, raskasmetallit ja muut teollista alkuperää olevat aineet.

Maaperään pääsevien epäpuhtauksien lähteet. Seuraavat päätyypit maaperän pilaantumisen lähteistä voidaan erottaa:

1) sateet sateen, lumen jne. muodossa;

2) teollisuus- ja kotitalousperäisten kiinteiden ja nestemäisten jätteiden hävittäminen;

3) torjunta-aineiden ja lannoitteiden käyttö maataloustuotannossa.

Tarkastellaan yksityiskohtaisemmin lueteltuja maaperän pilaantumisen lähteitä. Ilmakehän sade, joka huuhtoutuu kaasumaisista epäpuhtauksista ilmakehästä, johtaa rikki-, typpi- ja muiden happojen pitoisuuden kasvuun maaperässä, johon liittyy happamoitumista ja sadon laskua. Ilmakehän aerosolit nestemäisessä ja kiinteässä faasissa, jotka tulevat maaperään saostumalla, joilla on yleensä monimutkainen kemiallinen koostumus, edistävät raskasmetallien ja erilaisten orgaanisten aineiden, mukaan lukien vaarallisten hiilivetyjen, kertymistä maaperään. Teollisuus- ja kotitalousjätteet, joiden määrät ovat valtavat ja kasvavat nopeasti, edistävät raskasmetallien ja hiilivetyjen kertymistä maaperään, mukaan lukien vaaralliset myrkylliset kloori-, fluori- ja fosforipitoiset yhdisteet, joilla on syöpää aiheuttava vaikutus. Suurin vaara sekä ihmisille että luonnollisille ekosysteemeille on kolmannen tyyppinen maaperän saastuminen, joka liittyy elintarvikkeiden kemiallista saastumista aiheuttavien torjunta-aineiden ja lannoitteiden käyttöön ja jolla, kuten edellä todettiin, kehomme vastaanottaa jopa 70 % saasteista.

Maaperän saastuminen torjunta-aineilla ja lannoitteilla. Tarve tarjota väestölle ruokaa ja teollisuudelle raaka-aineita edellyttää maaperän hedelmällisyyden lisäämistä ja viljelykasvien tuholaisten torjuntaa. Siksi nykyaikaisessa maataloustuotannossa käytetään lannoitteita ja torjunta-aineita, jotka voivat jopa maatalouden oikein käytettynä aiheuttaa vaarallista maaperän saastumista.

Lannoite on aine tai aine, joka maaperään tai vesistöihin lisättynä luo olosuhteet kasvien ja mikro-organismien nopeutuneelle kasvulle ja kehitykselle, mikä osaltaan lisää satoa. Lannoitteita on orgaanisia, mineraaleja, kemiallisia ja muita (esimerkiksi bakteeri-) lannoitteita. Orgaanisia lannoitteita ovat humus, turve, lanta, lintujen jätökset ja muut maaperän hedelmällisyyttä lisäävät orgaaniset jätteet. Kemiallinen tai mineraalilannoite on pohjamaasta uutettu tai teollisesti valmistettu kemiallinen yhdiste, joka sisältää suuria määriä yksi tai useampi kasvin perusravinne (typpi, fosfori, kalium jne.), välttämättömät hivenaineet (kupari, mangaani jne.) tai luonnontuotteet, kuten kalkki, kipsi, tuhka jne., jotka voivat parantaa kasvin kemiallisia ja rakenteellisia ominaisuuksia maaperää. Tämäntyyppiset lannoitteet johtavat suuriin kemikaalipitoisuuksiin maaperään, mukaan lukien nitriitit ja nitraatit, jotka ovat vaarallisia ihmisten terveydelle.

Torjunta-aineet– ihmisten terveydelle vaaralliset kemialliset aineet, joita käytetään tuhoamaan haitallisia hyönteisiä (hyönteismyrkkyjä), rikkakasveja (rikkakasvien torjunta-aineita), sienikasveja (fungisidit) jne. Torjunta-aineiden maailmanlaajuisesta tuotannosta hyönteismyrkkyjen osuus on 45 %, rikkakasvien torjunta-aineiden – 40 %, sienitautien torjunta-aineiden – 15 % ja muut – 10 %. Keskimääräinen korko maamme torjunta-aineiden käyttö maataloudessa oli 80-luvun lopussa 2 kg pellolla, ts. noin 1,4 kg/henkilö. Monet torjunta-aineet pysyvät maaperässä pitkään ja kerääntyvät trofisten ketjujen kautta, mikä johtaa ajan mittaan ihmisten terveydelle turvallisten pitoisuuksien ylittymiseen.

Maaperä on tärkein ravinnonlähde, ja se tarjoaa 95–97 % maailman väestön ruokavaroista. Maailman pinta-ala on 129 miljoonaa neliökilometriä eli 86,5 % maa-alasta. Pelto ja monivuotiset istutukset osana maatalousmaata kattavat noin 10 % maasta, niityt ja laitumet - 25 % maasta. Maaperän hedelmällisyys ja ilmasto-olosuhteet määräävät ekologisten järjestelmien olemassaolon ja kehittymisen Maan päällä. Valitettavasti osa hedelmällistä maata menetetään joka vuosi väärinkäytön vuoksi. Siten viime vuosisadan aikana kiihtyneen eroosion seurauksena on menetetty 2 miljardia hehtaaria hedelmällistä maata, mikä on 27% maataloudessa käytetyn maan kokonaispinta-alasta.

Maaperän saastumisen lähteet.

Maaperän saastumisen lähteet voidaan luokitella seuraavasti:

  • Teollisuusyritykset.
  • Kuljetus.
  • Maatalous.
  • Asuinrakennukset ja julkiset laitokset.

Tähän lähdeluokkaan kuuluvia saasteita hallitsevat kotitalousjätteet, ruokajätteet, rakennusjätteet, lämmitysjärjestelmien jätteet, kuluneet taloustavarat jne. Kaikki tämä kerätään ja viedään kaatopaikoille. Suurille kaupungeille kotitalousjätteen keräämisestä ja hävittämisestä kaatopaikoille on tullut ratkaisematon ongelma. Yksinkertaiseen jätteiden polttamiseen kaupunkien kaatopaikoilla liittyy myrkyllisten aineiden vapautumista. Kun tällaisia ​​esineitä, esimerkiksi klooria sisältäviä polymeerejä, poltetaan, muodostuu erittäin myrkyllisiä aineita - dioksidia. Tästä huolimatta viime vuosina on kehitetty menetelmiä kotitalousjätteen hävittämiseen polttamalla. Lupaavana menetelmänä pidetään tällaisen jätteen polttamista kuuman sulan metallin päällä.

Teollisuusyritykset.

Konepajateollisuus päästää ympäristöön luonnollinen ympäristö syanidit, arseeniyhdisteet, beryllium; muovien ja tekokuitujen tuotannossa syntyy fenolia, bentseeniä ja styreeniä sisältävää jätettä; synteettisten kumien valmistuksen aikana maaperään joutuu jätekatalyytit ja huonolaatuiset polymeerihyytymät; Kumituotteiden valmistuksessa ympäristöön vapautuu pölymäisiä ainesosia, nokea, joka laskeutuu maaperään ja kasveihin, jätekumi-tekstiili- ja kumiosat sekä renkaita käytettäessä kuluneet ja vialliset renkaat, sisärenkaat ja vannenauhat vapautuvat ympäristöön. Käytettyjen renkaiden varastointi ja hävittäminen ovat tällä hetkellä vielä ratkaisemattomia ongelmia, koska se aiheuttaa usein vakavia tulipaloja, joita on vaikea sammuttaa. Käytettyjen renkaiden kierrätysaste ei ylitä 30 % niiden kokonaismäärästä.

Kuljetus.

Polttomoottoreiden käytön aikana typen oksideja, lyijyä, hiilivetyjä, hiilimonoksidia, nokea ja muita aineita vapautuu voimakkaasti, laskeutuu maan pinnalle tai imeytyy kasveihin. Jälkimmäisessä tapauksessa nämä aineet pääsevät myös maaperään ja osallistuvat ravintoketjuihin liittyvään kiertokulkuun.

Maatalous.

Maaperän saastuminen maataloudessa johtuu valtavien määrien käyttöönotosta mineraalilannoitteet ja torjunta-aineet. Tiedetään, että jotkut torjunta-aineet sisältävät elohopeaa.
Tarkastellaanpa tarkemmin maaperän saastumista raskasmetalleilla ja torjunta-aineilla.

Maaperän saastuminen raskasmetalleilla.

Raskasmetallit ovat ei-rautametalleja, joiden tiheys on suurempi kuin raudan. Näitä ovat lyijy, kupari, sinkki, nikkeli, kadmium, koboltti, kromi ja elohopea.
Raskasmetallit kerääntyvät maaperään ja myötävaikuttavat sen kemiallisen koostumuksen asteittaiseen muutoksiin häiriten kasvien ja elävien organismien elämää
On todettu, että elohopea pääsee maaperään joidenkin torjunta-aineiden, kotitalousjätteiden ja rikkinäisten mittauslaitteiden mukana. Hallitsemattomat elohopeapäästöt ovat yhteensä 4-5000 tonnia vuodessa. Suurin sallittu elohopean pitoisuus maaperässä on 2,1 mg/kg.
Aiheuttaa maaperän ja kasvien saastumista moottoritiet ulottuu jopa 200 metriin. Suurin sallittu lyijypitoisuus maaperässä = 32 mg/kg Teollisuusalueilla maaperän lyijypitoisuus on 25-27 kertaa suurempi kuin maatalousalueilla.
Maaperän saastuminen kuparilla on vuosittain 35 kg/km ja sinkillä 27 kg/km. Näiden metallien pitoisuuksien kasvu maaperässä hidastaa kasvien kasvua ja pienentää satoa.
Kadmiumin kertyminen maaperään on suuri vaara ihmisille. Luonnossa kadmiumia on maaperässä ja vedessä sekä kasvien kudoksissa.

Maaperän saastuminen radioaktiivisen jätteen loppusijoituksen aikana.

Käynnissä ydinreaktio ydinvoimalaitoksilla vain 0,5-1,5 % ydinpolttoaineesta muuttuu lämpöenergiaksi ja loput (98,5-99,5 %) poistetaan ydinreaktorit jätteen muodossa. Nämä jätteet ovat uraanin radioaktiivisia fissiotuotteita - plutonium, cesium, strontium ja muut. Jos otetaan huomioon, että ydinpolttoaineen kuormitus reaktorissa on 180 tonnia, niin käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus ja loppusijoitus on vaikeasti ratkaistava ongelma.
Joka vuosi maailmassa syntyy noin 200 000 kuutiometriä sähkön tuotannossa ydinvoimalaitoksilla. matala- ja keskiaktiivinen radioaktiivinen jäte ja 10 000 kuutiometriä. korkea-aktiivinen jäte ja käytetty ydinpolttoaine. Radioaktiivisen jätteen kuljetusongelma on erityisen tärkeä Venäjälle.

Ravintoketjulle turvallisten torjunta-aineiden kehittäminen.

Torjunta-aineiden suurin vaara maaperän epäpuhtauksina johtuu niiden korkeasta stabiilisuudesta ympäristössä, mikä edistää niiden kertymistä ravintoketjuihin.
Tämän epäkohdan poistamiseksi on viime vuosina kehitetty uusia ympäristöystävällisiä torjunta-aineita.
Esimerkiksi rikkakasvien torjunta-aine glyfosaatti hajoaa täysin maaperässä muodostaen fosforihappoa, hiilidioksidia ja vettä. Joitakin torjunta-aineita on saatavana yksittäisten optisten isomeerien muodossa, mikä kaksinkertaistaa niiden tehokkuuden.
Yhden erittäin tehokkaan ja ympäristöystävällisen torjunta-aineen kehittäminen maksaa 150 miljoonaa dollaria. Koska tätä tarkoitusta varten syntetisoidaan satoja tuhansia huumeita, ja niistä valitaan vain hyväksyttävin. Samaan aikaan tällaiset uusien torjunta-aineiden kehittämiseen liittyvät kustannukset maksetaan pois viljelykasvien korkealla sadolla, maaperän saastumisen vähentämisellä, maan väestön terveyden säilyttämisellä ja kasvulla. keskimääräinen kesto ihmisten elämät. Toisin kuin maailman pitkälle kehittyneet maat. Venäjän federaatiossa torjunta-aineiden käyttö on noin 4 % maailman kulutuksesta.

Kiinteiden kotitalousjätteiden neutralointi-, kierrätys- ja hävitysmenetelmät.

Likimääräinen kiinteän jätteen koostumus Venäjän federaation kaupungeissa sisältää seuraavat komponentit (paino-%): ruokajäte – 33-43; paperi ja pahvi - 20-30; lasi -5-7; tekstiilit 3-5; muovi - 2-5; nahka ja kumi - 2-4; rautametalli - 2-3,5; puu - 1,5-3; kivet - 1-3; luut - 0,5-2; ei-rautametallit - 0,5-0,8; muut - 1-2.

Tällä hetkellä tunnetaan seuraavat menetelmät kiinteiden jätteiden neutraloimiseksi, kierrättämiseksi ja hävittämiseksi:

  • varastointi kaatopaikalla;
  • aerobinen bioterminen kompostointi;
  • polttaminen erityisissä jätteenpolttolaitoksissa.

Menetelmän valinta määräytyy ympäristöön, talouteen, maisemaan, maaperään ja muihin tekijöihin huomioiden.

Maaperän itsepuhdistuva.

Maaperä on kolmivaiheinen järjestelmä, mutta maaperässä tapahtuvat fysikaaliset ja kemialliset prosessit ovat erittäin hitaita, eikä maaperään liuenneella ilmalla ja vedellä ole merkittävää kiihdyttävää vaikutusta näiden prosessien kulkuun. Siksi maaperän itsepuhdistuminen ilmakehän ja hydrosfäärin itsepuhdistumiseen verrattuna tapahtuu hyvin hitaasti. Itsepuhdistumisen intensiteetin mukaan nämä biosfäärin komponentit on järjestetty seuraavassa järjestyksessä:
Ilmakehä – hydrosfääri – litosfääri.
Tämän seurauksena haitalliset aineet kerääntyvät vähitellen maaperään ja tulevat lopulta uhkaksi ihmisille.
Maaperän itsepuhdistuminen voi yleensä tapahtua vain, kun se on saastunut orgaanisella jätteellä, joka on alttiina mikro-organismien biokemialliselle hapettumiselle. Samaan aikaan raskasmetallit ja niiden suolat kerääntyvät vähitellen maaperään ja voivat upota vain syvemmille kerroksille. Kuitenkin syvällä maaperän kynnyksellä ne voivat jälleen ilmestyä pinnalle ja päästä troofiseen ketjuun.
Siten teollisuustuotannon intensiivinen kehittäminen johtaa teollisuusjätteen lisääntymiseen, mikä yhdessä kotitalousjätteen kanssa vaikuttaa merkittävästi maaperän kemialliseen koostumukseen ja aiheuttaa sen laadun heikkenemistä.

Johtopäätös.

Maaperä- valtava luonnonvara, joka tarjoaa ihmisille ruokaa, eläimiä rehua ja teollisuudelle raaka-aineita. Se luotiin vuosisatojen ja vuosituhansien aikana. Jotta maaperää voidaan käyttää oikein, sinun on tiedettävä, miten se muodostui, sen rakenne, koostumus ja ominaisuudet. Maaperällä on erityinen ominaisuus - hedelmällisyys, se toimii maatalouden perustana kaikissa maissa. Oikein käytettynä maaperä ei vain menetä ominaisuuksiaan, vaan myös parantaa niitä ja tulee hedelmällisempää. Maaperän arvoa ei kuitenkaan määritä pelkästään sen taloudellinen merkitys maataloudelle, metsätaloudelle ja muille kansantalouden sektoreille; sen määrää myös maaperän korvaamaton ekologinen rooli kaikkien maanpäällisten biokenoosien ja koko maapallon biosfäärin tärkeimpänä osatekijänä. Kautta maapeite Maapallolla on lukuisia ekologisia yhteyksiä kaikkien maan päällä elävien eliöiden (mukaan lukien ihmiset) ja litosfäärin, hydrosfäärin ja ilmakehän välillä. Kaikesta edellä mainitusta käy selvästi ilmi, kuinka suuri ja monimuotoinen maaperän rooli ja merkitys on kansallinen talous ja ihmisyhteiskunnan elämässä yleensä. Joten maaperän suojelu ja niiden järkevä käyttö on yksi koko ihmiskunnan tärkeimmistä tehtävistä!


Maaperän ekosysteemi

Tärkeä vaihe biosfäärin kehityksessä oli sellaisen osan kuin maapeite ilmaantuminen. Kun muodostuu riittävän kehittynyt maapeite, biosfääristä tulee yhtenäinen, täydellinen järjestelmä, jonka kaikki osat ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa ja riippuvaisia ​​toisistaan.

Maaperän merkitys

Maaperä on tärkein luonnonmuodostelma. Sen roolin yhteiskunnan elämässä määrää se tosiasia, että maaperä on tärkein ravinnonlähde, joka tarjoaa 95–97 % planeetan väestön ruokavaroista. Maailman maa-ala on 129 miljoonaa km2 eli 86,5 % maa-alasta. Peltomaa ja monivuotiset istutukset osana maatalousmaata ovat noin 15 miljoonaa km2 (10 % maasta), heinäpellot ja laitumet - 37,4 miljoonaa km2 (25 % maasta). Eri tutkijat arvioivat maan kokonaispeltokelpoisuuden eri tavalla: 25-32 miljoonaa km2.

Ajatukset maaperästä itsenäisenä luonnonkappaleena, jolla on erityisiä ominaisuuksia, ilmestyivät vasta vuonna myöhään XIX luvulla modernin maaperätieteen perustajan V. V. Dokuchaevin ansiosta. Hän loi opin luonnonvyöhykkeistä, maaperävyöhykkeistä ja maanmuodostustekijöistä.

Asuinrakennukset ja julkiset laitokset

Nämä ovat erilaisia ​​​​ruokajäämiä; rakennusmateriaalien roskat; korjaustöistä jääneet jätteet jne. Kaikki tämä viedään kaatopaikoille, joista on tullut aikamme vitsaus. Pelkästään tämän jätteen polttaminen kaatopaikoilla johtaa kaksinkertaiseen ongelmaan: ensinnäkin suuria alueita roskaa ja toiseksi maaperä kyllästyy. myrkylliset aineet, muodostuu palamisen seurauksena.

Maaperän saastuminen kemikaalit ja sen seuraukset

Tuotannon teknogeeninen tehostaminen myötävaikuttaa saastumiseen ja kosteuden poistoon, toissijaiseen suolaantumiseen ja maaperän eroosioon.

Aineita, joita on aina maaperässä, mutta joiden pitoisuus voi nousta ihmisen toiminnan seurauksena, ovat metallit ja torjunta-aineet. Maaperän metalleista löytyy usein ylimääräisiä lyijyä, elohopeaa, kadmiumia, kuparia jne.. Lisääntynyt sisältö lyijyä voi aiheuttaa autojen pakokaasujen aiheuttama ilmapäästö (absorptio ilmakehästä) kompostilannoitteiden levityksen seurauksena ja maa kuolee, kun se sisältää 2-3 g lyijyä 1 kg maaperää kohden (noin lyijypitoisuus maaperässä on 10-15 g/kg). Arseenia löytyy monista luonnollisista maaperistä pitoisuuksina 10 ppm, mutta pitoisuutta voidaan nostaa 50-kertaiseksi käyttämällä lyijyarsenaattia siementen peittauksena. Normaalissa maaperässä elohopea on 90-250 g/ha; kastikkeen ansiosta sitä voidaan lisätä vuosittain noin 5 g/ha; suunnilleen sama määrä tulee maaperään sateen mukana. Lisäsaastuminen on mahdollista, kun maaperään lisätään lannoitteita, kompostia ja sadevettä.



Tuholaisten tappamiseen on keksitty tuhansia kemikaaleja. Niitä kutsutaan torjunta-aineiksi, ja riippuen organismiryhmästä, johon ne vaikuttavat, ne jaetaan hyönteismyrkkyihin (tappaa hyönteisiä), jyrsijämyrkkyihin (tappaa jyrsijät), fungisideihin (tappaa sieniä). Mikään näistä kemikaaleista ei kuitenkaan ole täysin valikoiva niille organismeille, joita vastaan ​​ne on suunniteltu, eikä se aiheuta uhkaa muille organismeille, myös ihmisille.

Torjunta-aineiden vuotuinen käyttö maataloudessa Venäjän federaatiossa vuosina 1980-1991. oli samalla tasolla ja oli noin 150 tuhatta tonnia, ja vuonna 1992 se laski 100 tuhanteen tonniin. Ympäristön kannalta on paljon tarkoituksenmukaisempaa käyttää luonnollisia tai biologisia menetelmiä maatalouden tuholaisten torjuntaan.

Biologisia tuholaistorjuntamenetelmiä on neljä pääluokkaa:

a) luonnollisten vihollisten avulla;

b) geneettiset menetelmät;

c) steriilien miesten käyttö;

d) käyttämällä luonnollisia kemiallisia yhdisteitä

Podzolic maaperässä korkea sisältö Kun rauta reagoi rikin kanssa, muodostuu rautasulfidia, joka on vahva myrkky. Tämän seurauksena mikrofloora (levät, bakteerit) tuhoutuu maaperässä, mikä johtaa hedelmällisyyden menettämiseen.

Alueita, joissa maaperä on saastunut merkittävästi, ovat Moskovan ja Kurganin alueet, kohtalaisen saastuneita alueita ovat Keski-Tšernozemin alue, Primorskyn alue ja Pohjois-Kaukasus.

Suurten kaupunkien ja ei-rautametalliteollisuuden, kemian- ja petrokemianteollisuuden, konepajateollisuuden, lämpövoimaloiden ympärillä olevat maaperät useiden kymmenien kilometrien etäisyydellä ovat raskasmetallien, öljytuotteiden, lyijyyhdisteiden, rikin ja muiden saastuttamia. myrkylliset aineet. Keskimääräinen lyijypitoisuus viiden kilometrin vyöhykkeen maaperässä useiden tutkittujen Venäjän federaation kaupunkien ympärillä on välillä 0,4-80 MPC. Keskimääräinen mangaanipitoisuus rautametallurgian yrityksissä vaihtelee välillä 0,05-6 MPC.

Vuosille 1983-1991 Ilmakehän fluoridilaskeumatiheys Bratskin alumiinisulaton ympärillä kasvoi 1,5-kertaiseksi ja Irkutskin tehtaan ympärillä - 4-kertaiseksi. Monchegorskin lähellä maaperä on saastunut nikkelillä ja koboltilla yli 10 kertaa normaalia enemmän.

Maaperän saastuminen öljyllä sen tuotanto-, jalostus-, kuljetus- ja jakelupaikoilla ylittää taustatason kymmeniä kertoja. 10 kilometrin säteellä Vladimirista lännessä ja idässä maaperän öljypitoisuus ylitti taustaarvon 33-kertaisesti.

Bratskin, Novokuznetskin ja Krasnojarskin ympäristössä olevat maaperät ovat saastuneet fluorilla, jossa sen enimmäispitoisuus ylittää alueen keskiarvon 4-10 kertaa.

Siten teollisuustuotannon intensiivinen kehittäminen johtaa teollisuusjätteen lisääntymiseen, mikä yhdessä kotitalousjätteen kanssa vaikuttaa merkittävästi maaperän kemialliseen koostumukseen ja aiheuttaa sen laadun heikkenemistä. Maaperän vakava saastuminen raskasmetalleilla sekä hiilen palamisen aikana muodostuneet rikkisaastevyöhykkeet johtavat muutoksiin mikroelementtien koostumuksessa ja teknogeenisten aavikoiden syntymiseen.

Esimerkiksi jodin puute maaperässä johtaa kilpirauhassairauksiin, kalsiumin puutteeseen juomavesi ja elintarvikkeet - nivelvaurioihin, muodonmuutokseen ja kasvun hidastumiseen.

Maaperän saastuminen torjunta-aineilla ja raskasmetalli-ioneilla johtaa maatalouskasvien ja vastaavasti niihin perustuvien elintarvikkeiden saastumiseen.

Jos siis viljellään viljakasveja, joissa on korkea luonnollinen seleenipitoisuus, aminohappojen rikki (kysteiini, metioniini) korvataan seleenillä. Tuloksena olevat seleeniaminohapot voivat johtaa eläinten ja ihmisten myrkytykseen.

Molybdeenin puute maaperässä johtaa nitraattien kertymiseen kasveihin; luonnollisten sekundaaristen amiinien läsnä ollessa alkaa sarja reaktioita, jotka voivat käynnistää syövän kehittymisen lämminverisissä eläimissä.

Maaperä sisältää aina syöpää aiheuttavia (kemiallisia, fysikaalisia, biologisia) aineita, jotka aiheuttavat kasvainsairauksia elävissä organismeissa, mukaan lukien syöpää. Tärkeimmät syöpää aiheuttavien aineiden alueellisen maaperän saastumisen lähteet ovat ajoneuvojen pakokaasut, teollisuusyritysten päästöt ja öljynjalostustuotteet.

Ihmisen aiheuttama interventio voi vaikuttaa luonnonaineiden pitoisuuden nousuun tai tuoda sisään uusia, vieraita. ympäristöön aineet, kuten torjunta-aineet, raskasmetalli-ionit. Siksi näiden aineiden (ksenobioottien) pitoisuus on määritettävä sekä ympäristön esineissä (maaperässä, vedessä, ilmassa) että elintarvikkeissa. Torjunta-ainejäämien enimmäismäärät elintarviketuotteissa vaihtelevat eri maissa ja riippuvat talouden luonteesta (elintarvikkeiden tuonti-vienti) sekä väestön tavanomaisesta ravitsemusrakenteesta.

Moskovan maavarat ovat alttiina saastumiselle ja roskille. Maaperän saastumisen karakterisoimiseksi on otettu käyttöön maaperän pilaantumisen kokonaisindikaattori (SPI): SPI< 15 у.е. почва не опасна для здоровья населения; при СПЗ 16-32 у.е. - приводит к некоторому заболеванию детей. На 25% площади Москвы СПЗ >32 USD (32-128 USD). SDR > 128 USD aikuiset ja lapset sairastuvat hyvin usein, ja erityisesti SDR:n taso vaikuttaa lisääntymistoiminto naiset.

Johdanto

1. Maaperän käsitteen ja rakenteen yleiset ominaisuudet

1.1 Maaperän käsite ja rakenne

1.2 Maaperän saastumisen tyypit

2. Prioriteettiaineet - maaperän epäpuhtaudet ja maaperän pilaantumisen valvontamenetelmät

2.1 Prioriteettiaineiden käsite ja tyypit - maaperän pilaavat aineet

2.2 Prioriteettiaineiden ominaisuudet - maaperän pilaavat aineet

2.3 Menetelmät maaperän saastumisen hallintaan

Johtopäätös

Luettelo käytetyistä lähteistä

Johdanto

Tutkimuksen relevanssi prioriteettiaineet - maaperän saasteet ja menetelmät maaperän saastumisen hallintaan johtuu siitä, että maapallon maapeite on biosfäärin tärkein komponentti. Se on maaperän kuori, joka määrää monia biosfäärissä tapahtuvia prosesseja. Maaperän tärkein merkitys on orgaanisen aineen, erilaisten kemiallisten alkuaineiden ja energian kerääntyminen. Maapeite suorittaa erilaisten epäpuhtauksien biologisen absorboijan, tuhoajan ja neutraloijan tehtäviä, ja maaperällä on myös tärkeä rooli yhteiskunnan elämässä, koska se on ravinnonlähde ja tarjoaa 95-97% planeetan ravintovaroista. väestö. Jos tämä biosfäärin linkki tuhoutuu, biosfäärin olemassa oleva toiminta häiriintyy peruuttamattomasti. On erittäin tärkeää tutkia maaperän globaalia biokemiallista merkitystä, sen nykytilaa ja ihmisen toiminnan vaikutuksesta tapahtuvia muutoksia, koska tehokas suoja ympäristön suojeleminen vaarallisilta kemikaaleilta on mahdotonta ilman luotettavaa tietoa maaperän saastumisasteesta.

Työn tavoite– prioriteettiaineiden tutkimus – maaperän epäpuhtaudet ja maaperän pilaantumisen hallintamenetelmät.

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi on tarpeen ratkaista useita tehtävät:

Määrittele maaperän käsite ja rakenne;

Kuvaile maaperän pilaantumisen tyypit;

Tutkia prioriteettiaineiden käsitettä ja tyyppejä - maaperän pilaavat aineet;

Luonnehtia prioriteettiaineet - maaperän epäpuhtaudet;

Tunnista menetelmät maaperän pilaantumisen hallintaan.

Työn rakenne: johdanto, kaksi lukua jaettu alakohtiin, johtopäätös, luettelo käytetyistä lähteistä.

1. Maaperän käsitteen ja rakenteen yleiset ominaisuudet

1.1 Maaperän käsite ja rakenne

Maaperä on tärkein luonnonmuodostelma. Sen roolin yhteiskunnan elämässä määrää se tosiasia, että maaperä on tärkein ravinnonlähde, joka tarjoaa 95–97 % planeetan väestön ruokavaroista. Maailman maa-ala on 129 miljoonaa km 2 eli 86,5 % maa-alasta. Peltomaa ja monivuotiset istutukset osana maatalousmaata ovat noin 15 miljoonaa km 2 (10 % maasta), heinäpellot ja laitumet - 37,4 miljoonaa km 2 (25 % maasta). Eri tutkijat arvioivat maan kokonaispeltokelpoisuuden eri tavalla: 25-32 miljoonaa km.

Käsite maaperästä itsenäisenä luonnonkappaleena, jolla on erityisiä ominaisuuksia, ilmestyi vasta 1800-luvun lopulla modernin maaperätieteen perustajan V. V. Dokuchaevin ansiosta. Hän loi opin luonnonvyöhykkeistä, maaperävyöhykkeistä ja maanmuodostustekijöistä.

Maaperä on erityinen luonnonmuodostelma, jolla on useita elävälle ja elottomille luonnolle ominaisia ​​ominaisuuksia. Maaperä on ympäristö, jossa useimmat biosfäärin elementit ovat vuorovaikutuksessa: vesi, ilma, elävät organismit. Maaperä voidaan määritellä sään, uudelleenjärjestelyn ja ylempien kerrosten muodostumisen tuotteeksi maankuorta elävien organismien, ilmakehän ja aineenvaihduntaprosesseja.

Maaperä koostuu useista horisonteista (kerroksista, joilla on samat ominaisuudet), jotka johtuvat lähtökivien, ilmaston, kasvi- ja eläinorganismien (erityisesti bakteerien) ja maaston monimutkaisesta vuorovaikutuksesta. Kaikille maaperille on ominaista orgaanisen aineksen ja elävien organismien pitoisuuden väheneminen maaperän ylemmiltä horisonteilta alempiin.

Al-horisontti on tumma, sisältää humusta, on rikastettu mineraaleilla ja sillä on suurin merkitys biogeenisille prosesseille.

Horizon A 2 on eluviaali kerros, yleensä tuhkanvärinen, vaaleanharmaa tai kellertävän harmaa.

Horisontti B on eluviaalinen kerros, yleensä tiheä, ruskea tai ruskea väriltään, rikastettu kolloidisilla dispergoituneilla mineraaleilla.

Horisontti C on maaperän muodostavien prosessien modifioitunut peruskivi.

Horizon B on alkuperäinen kivi.

Pintahorisontti koostuu humuksen perustan muodostavista kasvillisuuden jäännöksistä, joiden yli- tai puute määrää maaperän hedelmällisyyden.

Humus - orgaaninen aine, joka kestää parhaiten hajoamista ja säilyy siksi päähajoamisprosessin päätyttyä. Vähitellen myös humus mineralisoituu epäorgaaninen aine. Humuksen sekoittaminen maaperään antaa sille rakennetta. Humuksella rikastettua kerrosta kutsutaan pelto, ja alla oleva kerros on alistava. Humuksen päätehtävät liittyvät monimutkaisiin aineenvaihduntaprosesseihin, joihin ei liity ainoastaan ​​typpeä, happea, hiiltä ja vettä, vaan myös erilaisia ​​maaperässä olevia mineraalisuoloja. Humushorisontin alla on maaperän huuhtoutunutta osaa vastaava pohjamaakerros ja kantakiviä vastaava horisontti.

Maaperä koostuu kolmesta faasista: kiinteästä, nestemäisestä ja kaasumaisesta. SISÄÄN kiinteä faasi vallitsevat mineraalimuodostelmat ja erilaiset orgaaniset aineet, mukaan lukien humus tai humus, sekä orgaanista, mineraalista tai organomineraalista alkuperää olevat maaperän kolloidit. Nestefaasi maaperä eli maaliuos koostuu vedestä, johon on liuennut orgaanisia ja mineraaliyhdisteitä, sekä kaasuja. Gaso toinen vaihe maaperä koostuu "maailmasta", joka sisältää kaasuja, jotka täyttävät vedettömät huokoset.

Tärkeä maaperän fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien muutoksiin vaikuttava ainesosa on sen biomassa, joka sisältää mikro-organismien (bakteerit, levät, sienet, yksisoluiset organismit) lisäksi myös madot ja niveljalkaiset.

Maaperän muodostumista on tapahtunut maapallolla elämän syntymisestä lähtien, ja se riippuu monista tekijöistä:

Substraatti, jolle maaperä muodostuu. Riippuu lähtökivien luonteesta fyysiset ominaisuudet maaperät (huokoisuus, vedenpidätyskyky, löysyys jne.). Ne määrittävät vesi- ja lämpötilan, aineiden sekoittumisen voimakkuuden, mineralogisen ja kemialliset koostumukset, ravinteiden alkupitoisuus, maaperän tyyppi.

Kasvillisuus - vihreät kasvit (tärkeimmät orgaanisten aineiden luojat). Ottamalla ilmakehästä hiilidioksidia, maaperästä vettä ja mineraaleja sekä käyttämällä valoenergiaa ne muodostavat eläinten ravintoon sopivia orgaanisia yhdisteitä.

Eläinten, bakteerien, fysikaalisten ja kemiallisten vaikutusten avulla orgaaninen aines hajoaa muuttuen maaperän humukseksi. Tuhka-aineet täyttävät maaperän mineraaliosan. Hajoamaton kasvimateriaali luo suotuisat olosuhteet maaperän eläimistön ja mikro-organismien toiminnalle (vakaa kaasunvaihto, lämpöolosuhteet, kosteus).

Eläinorganismit, jotka suorittavat orgaanisen aineen muuntamisen maaperään. Kuolleella orgaanisella aineella ruokkivat saprofagit (kastemato jne.) vaikuttavat humuspitoisuuteen, tämän horisontin paksuuteen ja maaperän rakenteeseen. Maan eläimistöstä maaperän muodostumiseen vaikuttavat voimakkaimmin kaikentyyppiset jyrsijät ja kasvinsyöjät.

Mikro-organismit (bakteerit, yksisoluiset levät, virukset) hajottavat monimutkaiset orgaaniset ja mineraaliaineet yksinkertaisemmiksi, joita mikro-organismit itse ja korkeammat kasvit voivat myöhemmin käyttää.

Jotkut mikro-organismiryhmät osallistuvat hiilihydraattien ja rasvojen, toiset - typpiyhdisteiden muuntamiseen. Molekyylistä typpeä ilmasta absorboivia bakteereja kutsutaan typpeä sitoviksi bakteereiksi. Aktiivisuutensa ansiosta muut elävät organismit voivat käyttää (nitraattien muodossa) ilmakehän typpeä. Maaperän mikro-organismit osallistuvat korkeampien kasvien, eläinten myrkyllisten aineenvaihduntatuotteiden tuhoamiseen ja itse mikro-organismit kasveille ja maaperäeläimille välttämättömien vitamiinien synteesiin.

Ihmisen taloudellisesta toiminnasta on tällä hetkellä tulossa hallitseva tekijä maaperän tuhoamisessa, mikä vähentää ja lisää niiden hedelmällisyyttä. Ihmisen vaikutuksen alaisena maaperän muodostumisen parametrit ja tekijät muuttuvat - syntyy kohokuvioita, mikroilmastoa, altaita ja suoritetaan maanparannus.

Maaperän tärkein ominaisuus on hedelmällisyys. Se liittyy maaperän laatuun. Maaperän tuhoamisessa ja niiden hedelmällisyyden vähentämisessä erotetaan seuraavat prosessit:

Maan kuivuminen on monimutkainen prosessi, jolla vähennetään laajojen alueiden kosteutta ja siitä johtuva ekologisten järjestelmien biologisen tuottavuuden aleneminen. Alkuperäisen maatalouden, laitumien järjettömän käytön ja umpimähkäisen teknologian käytön vaikutuksesta maaperä muuttuu aavikoiksi.

Maaperän eroosio, maaperän tuhoutuminen tuulen, veden, tekniikan ja kastelun vaikutuksesta. Vaarallisin on vesieroosio - maaperän huuhtoutuminen sulatteen, sateen ja myrskyvesien vaikutuksesta. Vesieroosiota havaitaan jo 1-2° jyrkkyydellä. Vesieroosiota edistävät metsien tuhoaminen ja rinteiden kyntäminen.

Tuulieroosiolle on ominaista pienimpien osien tuulen poistaminen. Tuulieroosiota helpottaa kasvillisuuden tuhoutuminen alueilla, joilla on riittämätön kosteus, voimakkaat tuulet ja jatkuva laiduntaminen.

Tekninen eroosio liittyy maaperän tuhoutumiseen kuljetusten, maansiirtokoneiden ja -laitteiden vaikutuksesta.

Kastelueroosio kehittyy kastelun kastelusääntöjen rikkomisen seurauksena. Maaperän suolaantuminen liittyy pääasiassa näihin häiriöihin. Tällä hetkellä vähintään 50 % kastellun maan pinta-alasta on suolaantuneita, ja miljoonia aiemmin hedelmällisiä maita on menetetty. Erityinen paikka maaperän joukossa on peltomaalla eli maalla, joka tarjoaa ihmisravintoa. Tiedemiesten ja asiantuntijoiden mukaan vähintään 0,1 hehtaaria maata tulisi viljellä yhden ihmisen ruokkimiseksi. Maapallon ihmisten määrän kasvu liittyy suoraan pellon pinta-alaan, joka vähenee tasaisesti. Näin ollen Venäjän federaatiossa viimeisten 27 vuoden aikana maatalousmaan pinta-ala on vähentynyt 12,9 miljoonalla hehtaarilla, josta pelto - 2,3 miljoonalla hehtaarilla, heinäpellot - 10,6 miljoonalla hehtaarilla. Syynä tähän ovat maapeiteen häiriintyminen ja huonontuminen, maan kohdentaminen kaupunkien, kuntien ja teollisuusyritysten kehittämiseen.

Suurilla alueilla maaperän tuottavuus laskee humuspitoisuuden laskun vuoksi, jonka varannot ovat Venäjän federaatiossa vähentyneet 25-30 % viimeisen 20 vuoden aikana ja vuosittaiset hävikit ovat 81,4 miljoonaa tonnia. ruokkii 15 miljardia ihmistä. Huolellisesta ja asiantuntevasta maankäsittelystä on tullut tämän päivän kiireellisin ongelma.

Edellä olevasta seuraa, että maaperä sisältää mineraalihiukkasia, roskaa ja monia eläviä organismeja, eli maaperä on monimutkainen ekosysteemi, joka varmistaa kasvien kasvun. Maaperä on hitaasti uusiutuva luonnonvara. Maaperän muodostumisprosessit tapahtuvat hyvin hitaasti, 0,5-2 cm 100 vuodessa. Maaperän paksuus on pieni: tundran 30 cm: stä läntisten tšernozemien 160 cm: iin. Yksi maaperän ominaisuuksista - luonnollinen hedelmällisyys - muodostuu erittäin pitkän ajan kuluessa, ja hedelmällisyyden tuhoutuminen tapahtuu vain 5-10 vuodessa. Edellä olevasta seuraa, että maaperä on vähemmän liikkuva verrattuna biosfäärin muihin abioottisiin komponentteihin.

Ihmisen taloudellisesta toiminnasta on tällä hetkellä tulossa hallitseva tekijä maaperän tuhoamisessa, mikä vähentää ja lisää niiden hedelmällisyyttä.

1.2 Maaperän saastumisen tyypit

Maaperän pilaantuminen ymmärretään maaperän sisältämien aineiden pitoisuuksien lisääntymisenä suurimman sallitun tason yläpuolelle sekä haitallisiksi tunnustettujen, niille epätavallisten määrien ilmaantumista maaperään. Maaperän saastumisastetta (0-5) on kuusi niiden tuottavuuden laskun ja tuotetun biomassan määrän perusteella, ja saastetyypeittäin on neljä epäpuhtausluokkaa: fyysinen, kemiallinen, biologinen ja radioaktiivinen.

Maaperän epäpuhtauksia on vaikea luokitella, eri lähteet jakavat ne eri tavalla. Jos teemme yhteenvedon ja korostamme tärkeintä, näemme seuraavan kuvan maaperän saastumisesta:

1) Roskat, päästöt, kaatopaikat, liete. Tähän ryhmään kuuluvat erityyppiset sekakuormitukset, mukaan lukien sekä kiinteät että nestemäisiä aineita, eivät ole liian haitallisia ihmiskeholle, mutta ne tukkivat maaperän, mikä vaikeuttaa kasvien kasvua tällä alueella.

2) Raskasmetallit. Tämäntyyppinen saastuminen muodostaa jo merkittävän vaaran ihmisille ja muille eläville organismeille, koska raskasmetallit ovat usein myrkyllisiä ja kyky kertyä elimistöön. Yleisin autopolttoaine - bensiini - sisältää erittäin myrkyllistä yhdistettä - tetraetyylilyijyä, joka sisältää raskasmetallilyijyä, joka päätyy maaperään. Muita raskasmetalleja, joiden yhdisteet saastuttavat maaperää, ovat Cd (kadmium), Cu (kupari), Cr (kromi), Ni (nikkeli), Co (koboltti), Hg (elohopea), As (arseeni), Mn (mangaani) ).

3) Torjunta-aineet. Näitä kemikaaleja käytetään nykyään laajalti viljelykasvien tuholaistorjunta-aineina, ja siksi niitä voi olla maaperässä merkittäviä määriä. Eläimille ja ihmisille aiheutuvan vaaran suhteen ne ovat lähellä edellistä ryhmää. Tästä syystä DDT:n (diklooridifenyylitrikloorimetyylimetaani) käyttö kiellettiin, joka ei ole pelkästään erittäin myrkyllinen yhdiste, vaan sillä on myös merkittävä kemiallinen kestävyys, joka ei hajoa kymmeniin (!) vuosiin. Tutkijat ovat löytäneet jälkiä DDT:stä jopa Etelämantereelta! Torjunta-aineilla on haitallinen vaikutus maaperän mikroflooraan: bakteereihin, aktinomykeetteihin, sieniin, leviin.

4) Mykotoksiinit. Nämä epäpuhtaudet eivät ole ihmisperäisiä, koska niitä vapautuu joistakin sienistä, mutta ne ovat haitallisuudeltaan elimistölle tasavertaisia ​​lueteltujen maaperän pilaavien aineiden kanssa.

5) Radioaktiiviset aineet. Radioaktiiviset yhdisteet eroavat vaarallisuudestaan ​​​​jossain, pääasiassa siksi, että ne eivät kemiallisilta ominaisuuksiltaan käytännössä eroa vastaavista ei-radioaktiivisista alkuaineista ja tunkeutuvat helposti kaikkiin eläviin organismeihin integroituen ravintoketjuihin. Radioaktiivisista isotoopeista voidaan mainita esimerkkinä yksi vaarallisimmista - 90Sr (strontium-90). Tällä radioaktiivisella isotoopilla on korkea saanto ydinfission aikana (2 - 8 %), pitkä puoliintumisaika (28,4 vuotta), kemiallinen affiniteetti kalsiumiin ja siten kyky kerrostua luukudos eläimet ja ihmiset, suhteellisen korkea liikkuvuus maaperässä. Yllä olevien ominaisuuksien yhdistelmä tekee siitä erittäin vaarallisen radionuklidin. 137Cs (cesium-137), 144Ce (cerium-144) ja 36Cl (kloori-36) ovat myös vaarallisia radioaktiivisia isotooppeja.

Vaikka niitä on luonnonjouset radioaktiivisten yhdisteiden aiheuttama saastuminen, mutta suurin osa aktiivisimmista, lyhyen puoliintumisajan omaavista isotoopeista pääsee ympäristöön antropogeenisin keinoin: ydinaseiden tuotannon ja testauksen aikana alkaen ydinvoimaloita erityisesti jätteen muodossa ja onnettomuuksissa radioaktiivisia isotooppeja sisältävien laitteiden valmistuksen ja käytön aikana jne. jne.

2. Ensisijaiset aineet – maaperän saasteet ja maaperän saastumisen hallintamenetelmät

2.1 Prioriteettiaineiden käsite ja tyypit - maaperän pilaavat aineet

Maaperän pilaantumisen ensisijainen osatekijä on aine tai biologinen tekijä, joka on ensin valvottava.

Prioriteettiaineiden - maaperän pilaavien aineiden luettelo on annettu menetelmäohjeessa MU 2.1.7.730-99 nro MU 2.1.7.730-99. Tämä asiakirja on lainsäädännöllinen ja metodologinen perusta valtion terveys- ja epidemiologisen valvonnan toteuttamiselle saniteettitila asuttujen alueiden maaperä, maatalousmaa, lomakeskusalue ja yksittäiset laitokset. Maaperän saastumisen vaara määräytyy sen mahdollisen kielteisen vaikutuksen tason mukaan kosketuksiin joutuviin väliaineisiin (vesi, ilma), elintarvikkeita ja suoraan tai epäsuorasti ihmisiin sekä maaperän biologiseen aktiivisuuteen ja itsepuhdistusprosesseihin.

Maaperätutkimusten tulokset otetaan huomioon määritettäessä ja ennakoitaessa niiden vaaran astetta väestön terveydelle ja elinoloille asutuilla alueilla, kehitettäessä toimenpiteitä niiden kunnostamiseksi, tartunta- ja ei-tartuntatautien ehkäisyssä, aluesuunnittelusuunnitelmissa, teknisissä suunnitelmissa. ratkaisuja vesistöalueiden kunnostukseen ja suojeluun päätettäessä kunnostustoimien tärkeydestä kattavien ympäristöohjelmien puitteissa ja arvioitaessa kunnostustoimien ja saniteetti-ekologisten toimenpiteiden tehokkuutta ja jatkuvaa hygieniatarkastusta kohteissa, jotka vaikuttavat suoraan tai välillisesti alueen ympäristöön. asuttu alue.

Yhtenäisten metodologisten lähestymistapojen käyttö auttaa saamaan vertailukelpoisia tietoja maaperän pilaantumistasoja arvioitaessa.

Saastuneen maaperän vaarojen arviointi siirtokunnat määritelty:

1) epidemian merkitys;

2) sen rooli pohjakerroksen toissijaisen saastumisen lähteenä ilmakehän ilmaa ja suorassa kontaktissa henkilön kanssa.

Asuttujen alueiden maaperän terveysominaisuudet perustuvat laboratorion saniteettikemiallisiin, saniteetti-bakteriologisiin, terveys-helmintologisiin, saniteetti-entomologisiin indikaattoreihin.

Saastekomponenttien prioriteettimääritys suoritetaan maaperässä olevien kemiallisten aineiden enimmäispitoisuuksien ja enimmäispitoisuuksien luettelon ja niiden vaaraluokan GOST 17.4.1.02-83 "Luonnonsuojelu" mukaisesti. Maaperä" . Saastumisentorjuntakemikaalien luokitus (taulukko 1.)

Taulukko 1. Saastumisentorjuntakemikaalien luokitus

Kemikaalin suurin sallittu pitoisuus (MAC) maaperässä on monimutkainen indikaattori maaperän kemikaalipitoisuudet, jotka ovat ihmisille vaarattomia, koska Sen perusteluissa käytetyt kriteerit heijastavat saasteen mahdollisia altistumistapoja kosketukseen joutuville väliaineille, maaperän biologista aktiivisuutta ja sen itsepuhdistusprosesseja.

Maaperän kemikaalien enimmäispitoisuuksien perustelut perustuvat neljään kokeellisesti määritettyyn pääasialliseen haitallisuuden indikaattoriin:

Translokaatio, joka kuvaa aineen siirtymistä maaperästä kasviin,

Muuttovesi luonnehtii aineen kykyä siirtyä maaperästä pohjaveteen ja vesilähteisiin,

Siirtymäilman vaaran indikaattori kuvaa aineen siirtymistä maaperästä ilmakehän ilmaan,

Haitallisuuden yleinen terveysindikaattori kuvaa epäpuhtauden vaikutusta maaperän itsepuhdistuvaan kykyyn ja sen biologiseen aktiivisuuteen. Tässä tapauksessa jokainen altistumisreitti arvioidaan kvantitatiivisesti ja perustellaan kunkin vaaraindikaattorin sallittu ainepitoisuus. Alin perusteltu sisältötaso on rajoittava ja sitä pidetään MPC:nä.

Pääprioriteetti ( pakollinen kaikille Venäjän federaation aiheille) indikaattorit ovat elohopea, lyijy, kadmium, sinkki, arseeni;

Muita (alueille, joilla on kehittynyt teollisuus, kattavan hygieenisen arvioinnin suorittamiseksi tietyillä alueilla) ovat nikkeli, kupari, kromi, mangaani, koboltti; vanadiini, bents(a)pyreeni, fluori.

Ensisijaisten maaperän pilaavien aineiden lähteet voidaan esittää taulukossa 2.

Taulukko 2. Mahdollinen metallien pääsy biosfääriin, kun luotettavat malmivarat, kivihiili, turve, milj. tonnia, loppuvat

2.2 Prioriteettiaineiden ominaisuudet – maaperän pilaavat aineet

Kasvava huomio ympäristönsuojeluun on herättänyt erityistä kiinnostusta raskasmetallien vaikutuksista maaperään, joita pidetään ensisijaisesti prioriteettiaineina - maaperän saasteina.

Historiallisesta näkökulmasta kiinnostus tähän ongelmaan syntyi maaperän hedelmällisyyden tutkimuksessa, koska alkuaineet, kuten rauta, mangaani, kupari, sinkki, molybdeeni ja mahdollisesti koboltti, ovat erittäin tärkeitä kasveille ja siten eläimille ja ihmisille.

Ne tunnetaan myös mikroelementteinä, koska kasvit tarvitsevat niitä pieniä määriä. Hivenaineryhmään kuuluvat myös metallit, joiden pitoisuus maaperässä on melko korkea, esimerkiksi rauta, joka on osa useimpia maaperää ja on maankuoren koostumuksessa neljännellä sijalla (5 %) hapen (46,6 %) jälkeen. , piitä (27,7 %) ja alumiinia (8,1 %).

Kaikilla hivenaineilla voi olla huono vaikutus kasveille, jos niiden saatavilla olevien muotojen pitoisuus ylittää tietyt rajat. Jotkut raskasmetallit, kuten elohopea, lyijy ja kadmium, jotka eivät ilmeisesti ole kovin tärkeitä kasveille ja eläimille, ovat vaarallisia ihmisten terveydelle silloinkin, kun alhaiset pitoisuudet.

Liikenne höyryjä Ajoneuvo, siirtäminen peltoon tai jätevedenpuhdistamoon, kastelu jätevesi jätteet, jäämät ja päästöt kaivosten ja teollisuuslaitosten käytön aikana, fosforin ja orgaaniset lannoitteet, torjunta-aineiden käyttö jne. johti raskasmetallipitoisuuksien nousuun maaperässä.

Niin kauan kuin raskasmetallit ovat tiukasti sidoksissa komponentit vaikeapääsyisiin maaperään, niiden kielteinen vaikutus maaperään ja ympäristöön on merkityksetön. Kuitenkin, jos maaperän olosuhteet sallivat raskasmetallien kulkeutumisen maaliuokseen, on olemassa suora maaperän saastumisvaara ja on olemassa mahdollisuus, että ne pääsevät kasveihin sekä näitä kasveja syövien ihmisten ja eläinten elimistöön. Lisäksi raskasmetallit voivat olla kasvien ja vesistöjen saastuttavia aineita puhdistamolietteen käytön seurauksena. Maaperän ja kasvien saastumisen vaara riippuu: kasvin tyypistä; kemiallisten yhdisteiden muodot maaperässä; raskasmetallien ja niiden kanssa monimutkaisia ​​yhdisteitä muodostavien aineiden läsnäolo; adsorptio- ja desorptioprosesseista; näiden metallien käytettävissä olevien muotojen määrä maaperässä sekä maaperä ja ilmasto-olosuhteet. Näin ollen raskasmetallien negatiivinen vaikutus riippuu olennaisesti niiden liikkuvuudesta, ts. liukoisuus.

Raskasmetalleille on ominaista pääasiassa vaihteleva valenssi, niiden hydroksidien heikko liukoisuus, korkea kyky muodostaa monimutkaisia ​​yhdisteitä ja luonnollisesti kationinen kyky.

Raskasmetallien pidättymiseen maaperässä vaikuttavia tekijöitä ovat: saven ja humuksen pinnan vaihtoadsorptio, monimutkaisten yhdisteiden muodostuminen humuksen kanssa, pintaadsorptio ja okkluusio (kaasujen liukenemis- tai absorptiokyky sulan tai humuksen vaikutuksesta). kovat metallit) alumiinin, raudan, mangaanin jne. hydratoidut oksidit sekä liukenemattomien yhdisteiden muodostuminen, erityisesti pelkistyksen aikana.

Maaliuoksessa olevia raskasmetalleja on sekä ionisessa että sitoutuneessa muodossa, jotka ovat tietyssä tasapainossa (kuva 1).


Kuvassa L r ovat liukoisia ligandeja, jotka ovat orgaanisia happoja, joilla on pieni molekyylipaino, ja L n ovat liukenemattomia. Metallien (M) reaktio humusaineiden kanssa sisältää osittain ioninvaihdon.

Tietenkin maaperässä voi olla muita metalleja, jotka eivät suoraan osallistu tähän tasapainoon, esimerkiksi primääristen ja sekundaaristen mineraalien kidehilasta peräisin olevia metalleja sekä elävien organismien metalleja ja niiden kuolleita jäänteitä.

Raskasmetallien muutosten havainnointi maaperässä on mahdotonta ilman niiden liikkuvuuteen vaikuttavien tekijöiden tuntemista. Retentioliikeprosessit, jotka määräävät raskasmetallien käyttäytymisen maaperässä, eivät juurikaan eroa prosesseista, jotka määräävät muiden kationien käyttäytymisen. Vaikka raskasmetalleja esiintyy joskus maaperässä pieninä pitoisuuksina, ne muodostavat stabiileja komplekseja orgaanisten yhdisteiden kanssa ja pääsevät erityisiin adsorptioreaktioihin helpommin kuin alkali- ja maa-alkalimetallit.

Raskasmetallien kulkeutuminen maaperässä voi tapahtua nesteessä ja suspensiossa kasvin juurien tai maaperän mikro-organismien avulla. Liukoisten yhdisteiden kulkeutuminen tapahtuu maa-aineksen mukana (diffuusio) tai itse nesteen liikkuessa. Savien ja orgaanisen aineen huuhtoutuminen johtaa kaikkien niihin liittyvien metallien kulkeutumiseen. Haihtuvien aineiden, kuten dimetyylielohopean, kulkeutuminen kaasumaisessa muodossa on satunnaista, eikä tällä liikkeellä ole erityistä merkitystä. Migraatio kiinteässä faasissa ja tunkeutuminen kidehilaan on enemmän sitova mekanismi kuin liike.

Raskasmetalleja voivat viedä tai adsorboida mikro-organismit, jotka puolestaan ​​voivat osallistua vastaavien metallien kulkeutumiseen.

Kastemadot ja muut organismit voivat helpottaa raskasmetallien kulkeutumista mekaanisin tai biologisin keinoin sekoittamalla maaperää tai sisällyttämällä metalleja kudoksiinsa.

Kaikista migraatiotyypeistä tärkein on kulkeutuminen nestefaasissa, koska useimmat metallit pääsevät maaperään liukoisessa muodossa tai vesipitoisena suspensiona ja käytännössä kaikki raskasmetallien ja maaperän nestemäisten ainesosien väliset vuorovaikutukset tapahtuvat rajalla. nestemäisestä ja kiinteästä faasista.

Maaperässä olevat raskasmetallit pääsevät kasveihin troofisen ketjun kautta, minkä jälkeen eläimet ja ihmiset kuluttavat niitä. Erilaiset biologiset esteet osallistuvat raskasmetallien kiertoon, mikä johtaa selektiiviseen biokertymiseen, joka suojaa eläviä organismeja näiden alkuaineiden ylimäärältä. Biologisten esteiden aktiivisuus on kuitenkin rajallista, ja useimmiten raskasmetallit keskittyvät maaperään. Maaperän kestävyys niiden aiheuttamaa saastumista vastaan ​​vaihtelee puskurikapasiteetin mukaan.

Maaperät, joilla on korkea adsorptiokyky ja korkea saven sekä orgaanisen aineksen pitoisuus, voivat säilyttää nämä alkuaineet erityisesti ylemmässä horisontissa. Tämä on tyypillistä karbonaattimaille ja maaperille, joilla on neutraali reaktio. Näissä maaperässä pohjaveteen huuhtoutuvien ja kasveihin imeytyvien myrkyllisten yhdisteiden määrä on paljon pienempi kuin hiekkahappamassa maaperässä. On kuitenkin olemassa suuri riski, että alkuaineiden pitoisuus nousee myrkyllisille tasoille, mikä aiheuttaa epätasapainon fysikaalisissa, kemiallisissa ja biologisia prosesseja maaperässä. Maaperän orgaanisten ja kolloidisten osien pidättämät raskasmetallit rajoittavat merkittävästi biologista aktiivisuutta ja estävät ytrifikaatioprosesseja, jotka ovat tärkeä maaperän hedelmällisyyteen.

Hiekkaiset maat, joille on ominaista alhainen imukyky, kuten happamat maat, sitovat erittäin heikosti raskasmetalleja molybdeeniä ja seleeniä lukuun ottamatta. Siksi kasvit adsorboivat ne helposti, ja joillakin niistä, jopa hyvin pieninä pitoisuuksina, on myrkyllisiä vaikutuksia.

Sinkkipitoisuus maaperässä vaihtelee välillä 10-800 mg/kg, vaikka useimmiten se on 30-50 mg/kg. Sinkin liiallinen kerääntyminen vaikuttaa negatiivisesti useimpiin maaperän prosesseihin: se aiheuttaa muutoksia maaperän fysikaalisissa ja fysikaalis-kemiallisissa ominaisuuksissa ja vähentää biologista aktiivisuutta. Sinkki estää mikro-organismien elintärkeää toimintaa, minkä seurauksena orgaanisen aineen muodostumisprosessit maaperässä häiriintyvät. Liiallinen sinkki maaperässä vaikeuttaa selluloosan hajoamista, hengitystä ja ureaasin toimintaa.

Raskasmetallit, jotka tulevat maaperästä kasveihin ja kulkeutuvat ravintoketjujen kautta, vaikuttavat myrkyllisesti kasveihin, eläimiin ja ihmisiin.

Myrkyllisimpien alkuaineiden joukossa on ensinnäkin mainittava elohopea, joka aiheuttaa suurimman vaaran erittäin myrkyllisen yhdisteen - metyylielohopean - muodossa. Elohopea pääsee ilmakehään, kun hiiltä poltetaan ja vesi haihtuu saastuneista vesistöistä. Sitä voidaan kuljettaa ilmamassoilla ja laskea maaperään tietyillä alueilla. Tutkimukset ovat osoittaneet, että elohopea imeytyy hyvin erityyppisten, savimaisen mekaanisen koostumuksen omaavien maaperän humustakertyvän horisontin ylemmissä senttimetreissä. Sen kulkeutuminen profiilia pitkin ja huuhtoutuminen maaprofiilin ulkopuolelle tällaisissa maaperissä on merkityksetöntä. Kuitenkin maaperässä, jossa on kevyt mekaaninen koostumus, hapan ja humuspuute, elohopean kulkeutumisprosessit kiihtyvät. Tällaisissa maaperässä tapahtuu myös haihtuvia ominaisuuksia omaavien orgaanisten elohopeayhdisteiden haihtumisprosessia.

Kun elohopeaa lisättiin hiekka-, savi- ja turvemaihin 200 ja 100 kg/ha, hiekkamaassa oleva sato tuhoutui täysin kalkituksen tasosta riippumatta. Turvemaalla sato on laskenut. Savimaalla sato laski vain pienellä kalkkiannoksella.

Lyijyllä on myös kyky siirtyä ravintoketjujen kautta, ja se kerääntyy kasvien, eläinten ja ihmisten kudoksiin. Lyijyannos, joka on 100 mg/kg rehun kuivapainoa, katsotaan tappavaksi eläimille.

Lyijypöly laskeutuu maan pinnalle, imeytyy orgaanisiin aineisiin, liikkuu maaliuosten mukana profiilia pitkin, mutta kulkeutuu pieninä määrinä maaprofiilin ulkopuolelle.

Olosuhteiden muuttoprosessien ansiosta hapan ympäristö Teknogeenisiä lyijypoikkeavuuksia muodostuu maaperissä, joiden pituus on 100 m. Lyijy maaperistä pääsee kasveihin ja kerääntyy niihin. Vehnän ja ohran jyvissä sen määrä on 5-8 kertaa suurempi kuin taustapitoisuus, latvoissa ja perunoissa - yli 20 kertaa, mukuloissa - yli 26 kertaa.

Kadmium, kuten vanadiini ja sinkki, kerääntyy maaperän humuskerrokseen. Sen jakautumisen luonteella maaprofiilissa ja maisemassa on ilmeisesti paljon yhteistä muiden metallien kanssa, erityisesti lyijyn jakautumisen luonteen kanssa.

Kadmium on kuitenkin vähemmän lujasti kiinnittynyt maaprofiiliin kuin lyijy. Kadmiumin maksimaalinen adsorptio on ominaista neutraaleille ja emäksisille maaperille, joissa on korkea humuspitoisuus ja korkea absorptiokyky. Sen pitoisuus podtsolimaissa voi vaihdella sadasosista 1 mg/kg:iin, tsernozemeissä - 15-30 ja punaisissa - jopa 60 mg/kg.

Monet maaperän selkärangattomat keskittyvät kadmiumia kehoonsa. Lierot, täit ja etanat imevät kadmiumia 10-15 kertaa aktiivisemmin kuin lyijy ja sinkki. Kadmium on myrkyllistä maatalouskasveille, ja vaikka suurilla kadmiumpitoisuuksilla ei olekaan huomattavaa vaikutusta maatalouskasvien satoon, sen myrkyllisyys vaikuttaa tuotteiden laatuun, koska kasvien kadmiumpitoisuus kasvaa.

Arseeni pääsee maaperään hiilen palamistuotteiden, metallurgisen teollisuuden ja lannoitetehtaiden jätteiden mukana. Arseeni säilyy vahvimmin munuaisissa, jotka sisältävät aktiiviset muodot rautaa, alumiinia, kalsiumia. Arseenin myrkyllisyys maaperässä on kaikkien tiedossa. Maaperän saastuminen arseenilla aiheuttaa esimerkiksi lierojen kuoleman. Arseenin taustapitoisuus maaperässä on milligramman sadasosia kilogrammaa kohden.

Fluoria ja sen yhdisteitä löytyy laaja sovellus ydin-, öljy-, kemian- ja muun tyyppisessä teollisuudessa. Se pääsee maaperään metallurgisten yritysten, erityisesti alumiinisulattojen, päästöjen mukana, sekä myös lisäaineena käytettäessä superfosfaattia ja joitain muita hyönteismyrkkyjä.

Saastuttamalla maaperää fluori vähentää satoa paitsi suoran myrkyllisen vaikutuksensa vuoksi myös suhdetta muuttamalla. ravinteita maaperässä. Suurin fluorin adsorptio tapahtuu maaperässä, jossa on hyvin kehittynyt maaperän absorptiokompleksi. Liukoiset fluoridiyhdisteet liikkuvat maaprofiilia pitkin maaliuosten alaspäin suuntautuvan virtauksen mukana ja voivat päästä pohjaveteen. Maaperän saastuminen fluoriyhdisteillä tuhoaa maaperän rakennetta ja heikentää maaperän läpäisevyyttä.

Sinkki ja kupari ovat vähemmän myrkyllisiä kuin edellä mainitut raskasmetallit, mutta niiden liialliset määrät metallurgisen teollisuuden jätteissä saastuttavat maaperää ja vaikuttavat hidastavasti mikro-organismien kasvuun vähentäen entsymaattinen aktiivisuus maaperään, vähentää kasvien satoa.

On huomattava, että raskasmetallien myrkyllisyys lisääntyy, kun ne vaikuttavat yhdessä maaperän eläviin organismeihin. Sinkin ja kadmiumin yhteisvaikutus on useita kertoja voimakkaampi mikro-organismeja estävä vaikutus kuin kunkin alkuaineen samalla pitoisuudella erikseen.

Koska raskasmetalleja esiintyy yleensä erilaisina yhdistelminä sekä polttoaineiden palamistuotteissa että metallurgisen teollisuuden päästöissä, on niiden vaikutus saastelähteitä ympäröivään luontoon voimakkaampi kuin yksittäisten alkuaineiden pitoisuuksien perusteella odotetaan.

Yritysten lähellä yritysten luonnolliset fytosenoosit tasaantuvat lajikoostumukseltaan, koska monet lajit eivät kestä lisääntynyttä raskasmetallipitoisuutta maaperässä. Lajien lukumäärää voidaan vähentää 2-3:een ja joskus monokenoosien muodostumiseen.

Metsän fytosenoosissa jäkälät ja sammalet reagoivat ensimmäisinä saastumiseen. Puukerros on vakain. Pitkäaikainen tai voimakas altistuminen aiheuttaa kuitenkin kuivumista kestäviä ilmiöitä.

2.3 Menetelmät maaperän saastumisen hallintaan

Maaperän raskasmetallien saastuminen havaitaan suorat maaperänäytteenottomenetelmät opiskelualueilla ja niiden kemiallinen analyysi raskasmetallipitoisuuden vuoksi. Näihin tarkoituksiin on myös tehokasta käyttää useita epäsuoria menetelmiä: fytogeneesin tilan visuaalinen arviointi, indikaattorilajien levinneisyyden ja käyttäytymisen analysointi kasveissa, selkärangattomissa ja mikro-organismeissa.

He käyttävät maaperän saastumisen ilmenemismuotojen tunnistamiseen vertaileva maantieteellinen menetelmä menetelmiä biogeosenoosien rakenteellisten komponenttien, mukaan lukien maaperän, kartoittamiseen. Tällaiset kartat eivät ainoastaan ​​tallenna maaperän raskasmetallien saastumista ja vastaavat muutokset maanpeitteessä, vaan mahdollistavat myös luonnonympäristön tilan muutosten ennustamisen.

Etäisyys saastelähteestä saastekehän tunnistamiseksi voi vaihdella suuresti ja saastumisen voimakkuudesta ja vallitsevien tuulien voimakkuudesta riippuen vaihdella sadoista metreistä kymmeniin kilometreihin.

Yhdysvalloissa ERTS-1-resurssisatelliittiin asennettiin antureita määrittämään rikkidioksidin aiheuttaman Weymouthin männyn ja sinkin aiheuttaman maaperän aiheuttaman vaurion laajuuden. Saasteen lähde oli sinkkisulatto, jonka päivittäinen sinkkipäästö ilmakehään oli 6,3-9 tonnia. Sinkkipitoisuudeksi on kirjattu 80 tuhatta µg/g pintakerros maaperää 800 metrin säteellä laitoksesta. Kasvillisuus kasvin ympärillä kuoli 468 hehtaarin säteellä. Etämenetelmän käytön vaikeus piilee materiaalien integroinnissa, tarpeessa purkaa vastaanotettu tieto sarjasta kontrollitestit erityisillä saastealueilla.

Raskasmetallien myrkyllisten tasojen havaitseminen ei ole helppoa. Mailla, joilla on erilainen mekaaninen koostumus ja orgaanisen aineksen pitoisuus, tämä taso on erilainen. Tällä hetkellä hygienialaitosten työntekijät ovat yrittäneet määrittää metallien suurimmat sallitut pitoisuudet maaperässä. Ohraa, kauraa ja perunaa suositellaan koekasveiksi. Myrkyllistä tasoa pidettiin, kun saanto laski 5-10 %. Suurin sallittu elohopean pitoisuus on 25 mg/kg, arseenille 12-15 ja kadmiumille 20 mg/kg. Joitakin haitallisia pitoisuuksia useista raskasmetalleista kasveissa on todettu (g/miljoonaa): lyijy - 10, elohopea - 0,04, kromi - 2, kadmium - 3, sinkki ja mangaani - 300, kupari - 150, koboltti - 5, molybdeeni ja nikkeli - 3, vanadiini - 2.

Maaperän suojaaminen raskasmetallien saastumiselta perustuu tuotannon parantamiseen. Esimerkiksi 1 tonnin klooria tuottamaan yksi tekniikka käyttää 45 kg elohopeaa ja toinen 14-18 kg. Jatkossa tätä arvoa pidetään mahdollisena alentaa 0,1 kiloon.

Uusi strategia maaperän suojelemiseksi raskasmetallien saastumiselta sisältää myös suljetun maaperän luomisen teknologiset järjestelmät jätteettömän tuotannon järjestämisessä.

Myös kemian- ja konepajateollisuuden jätteet ovat arvokkaita uusioraaka-aineita. Siten konepajayritysten jätteet ovat fosforin ansiosta arvokasta raaka-ainetta maataloudelle.

Tällä hetkellä tehtävänä on tarkistaa kaikki mahdollisuudet kunkin jätteen kierrättämiseen ennen niiden hautaamista tai tuhoamista.

Jos maaperä on saastunut ilmakehässä raskasmetalleilla, kun niitä on keskittynyt suuria määriä, mutta maaperän ylimmille senttimetreille, tämä maakerros on mahdollista poistaa ja haudata.

Viime aikoina on suositeltu useita kemikaaleja, jotka voivat inaktivoida maaperän raskasmetalleja tai vähentää niiden myrkyllisyyttä. Saksassa on ehdotettu sellaisten ioninvaihtohartsien käyttöä, jotka muodostavat kelaattiyhdisteitä raskasmetallien kanssa. Niitä käytetään happo- ja suolamuodoissa tai molempien muodoissa.

Japanissa, Ranskassa, Saksassa ja Isossa-Britanniassa yksi japanilaisista yrityksistä patentoi menetelmän raskasmetallien kiinnittämiseksi merkapto-8-triatsiinilla. Tätä lääkettä käytettäessä kadmium, lyijy, kupari, elohopea ja nikkeli kiinnittyvät lujasti maaperään liukenemattomissa ja kasveille saavuttamattomissa muodoissa.

Maaperän kalkitus vähentää lannoitteiden happamuutta sekä lyijyn, kadmiumin, arseenin ja sinkin liukoisuutta. Niiden imeytyminen kasveihin vähenee jyrkästi. Koboltti, nikkeli, kupari ja mangaani neutraalissa tai lievästi emäksisessä ympäristössä eivät myöskään vaikuta myrkyllinen vaikutus kasveilla.

Orgaaniset lannoitteet, kuten maaperän orgaaninen aines, adsorboivat ja pitävät useimmat raskasmetallit imeytyneessä tilassa. Orgaanisten lannoitteiden levittäminen suurina annoksina, viherlannoitteiden, lintujen jätösten ja riisioljejauhon käyttö vähentävät kasvien kadmiumin ja fluorin pitoisuutta sekä kromin ja muiden raskasmetallien myrkyllisyyttä.

Kasvien mineraaliravinnon optimointi säätelemällä lannoitteiden koostumusta ja annoksia vähentää myös yksittäisten alkuaineiden myrkyllistä vaikutusta. Englannissa lyijyllä, arseenilla ja kuparilla saastuneessa maaperässä taimien syntymisen viivästyminen eliminoitiin käyttämällä mineraalityppilannoitteita. Fosforiannosten lisääminen vähensi lyijyn, kuparin, sinkin ja kadmiumin myrkyllisiä vaikutuksia. Ympäristön emäksinen reaktio tulvivilla riisipelloilla aiheutti fosforilannoitteiden levittämistä liukenemattoman ja kasvien vaikeasti saavutettavan kadmiumfosfaatin muodostumiseen.

Tiedetään kuitenkin, että raskasmetallien toksisuustaso ei ole sama erilaisia ​​tyyppejä kasvit. Siksi raskasmetallien myrkyllisyyden poistaminen mineraaliravintoa optimoimalla tulisi eriyttää maaperän olosuhteiden lisäksi myös kasvien tyyppi ja lajike.

Luonnonkasveista ja viljelykasveista on tunnistettu useita raskasmetallien saastumiselle vastustuskykyisiä lajeja ja lajikkeita. Näitä ovat puuvilla, punajuuret ja jotkut palkokasvit. Ennaltaehkäisevät toimenpiteet ja toimenpiteet maaperän raskasmetallien saastumisen poistamiseksi mahdollistavat maaperän ja kasvien suojelemisen niiden myrkyllisiltä vaikutuksilta.

Yksi tärkeimmistä edellytyksistä suojella maaperää biosidien aiheuttamalta saastumiselta on vähemmän myrkyllisten ja vähemmän pysyvien yhdisteiden luominen ja käyttö ja niiden joutuminen maaperään ja niiden maaperään levittävien annosten pienentäminen. On olemassa useita tapoja vähentää biosidien annosta vähentämättä niiden viljelyn tehokkuutta:

· torjunta-aineiden käytön yhdistäminen muihin menetelmiin. Integroitu menetelmä tuholaisten torjuntaan - agrotekninen, biologinen, kemiallinen jne. Samalla tehtävänä ei ole tuhota koko näkymä kokonaan, vaan kulttuurin luotettavaksi suojelemiseksi. Ukrainalaiset tutkijat käyttävät mikrobiologista valmistetta yhdistettynä pieniin torjunta-aineannoksiin, jotka heikentävät tuholaisen kehoa ja tekevät siitä alttiimman taudeille;

· lupaavien torjunta-aineiden käyttö. Uusien torjunta-aineiden käyttö voi vähentää kulutusta merkittävästi vaikuttava aine ja minimoimaan ei-toivotut seuraukset, mukaan lukien maaperän saastuminen;

· myrkyllisten aineiden käytön vuorotteleminen eri vaikutusmekanismeilla. Tämä menetelmä kemiallisten torjunta-aineiden lisäämiseksi estää vastustuskykyisten tuholaisten syntymisen. Useimmille viljelykasveille suositellaan 2-3 lääkettä, joilla on erilainen vaikutus.

Maaperää käsiteltäessä torjunta-aineilla vain pieni osa niistä pääsee kasvien ja eläinten myrkyllisten vaikutusten paikkoihin. Loput kerääntyvät maan pinnalle. Maaperän saastumisaste riippuu monista syistä ja ennen kaikkea itse biosidin pysyvyydestä. Biosidin pysyvyys viittaa myrkyllisen aineen kykyyn vastustaa fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten prosessien hajoavia vaikutuksia. Pääkriteeri detoksifiointiaineelle on myrkyllisen aineen täydellinen hajoaminen myrkyttömäksi ainesosiksi.

Teknogeenisen maaperän pilaantumisen biodiagnostiikka Maaperän korkea herkkyys negatiivisille ja positiivisille vaikutuksille mahdollistaa biologisten indikaattoreiden käytön biomonitorointiparametreina.

Biologinen aktiivisuus on johdannainen maaperän muodostumisen abioottisten, bioottisten ja antropogeenisten tekijöiden yhdistelmästä. Maaperässä eläin- ja mikrobiosenoosit yhdistetään yhdeksi systeemiksi niiden elintärkeän aktiivisuuden tuotteiden - solunulkoisten ja solunsisäisten entsyymien kanssa sekä maaperän abioottisten komponenttien kanssa.

Ehdotetun menetelmän tärkeimmät säännökset ovat seuraavat:

· maaperän biologisen aktiivisuuden indikaattoreiden samanaikainen tutkimus;

· Informatiivisimpien ekologisten ja biologisten indikaattorien ja maaperän ekologisen tilan mahdollisen integroidun indikaattorin tunnistaminen;

· maaperän biologisten ominaisuuksien alueellisen ja ajallisen vaihtelun huomioon ottaminen;

· vertailevien maantieteellisten ja profiiligeneettisten lähestymistapojen käyttö maaperän tilan arvioinnissa.

Heikentyneen maaperän tilan tutkimus on täydellisin, jos määritetään seuraavat asiat:

Suorat indikaattorit raskasmetallien ja öljytuotteiden saastumisesta (raskasmetallien bruttopitoisuus, niiden liikkuvien muotojen pitoisuus, öljytuotteiden pitoisuus, saastuneen kerroksen paksuus);

Raskasmetallien ja öljytuotteiden aiheuttaman saastumisen kestävyyden indikaattorit (kationinvaihtokyky, emäskyllästysaste, humuspitoisuus, ympäristöreaktio);

Biologiset indikaattorit maaperän ominaisuuksien muutoksista metallisaasteiden ja öljytuotteiden vaikutuksesta (maaperän entsyymien aktiivisuus, esim. invertaasi, katalaasi, hiilidioksidin vapautumisen intensiteetti, selluloosan hajoamiskyky, maaperän mikro-organismien kokonaismäärä, mikrobisenoosin rakenne jne. .).

Käytännön syistä koko indikaattorijoukon määrittäminen on erittäin työvoimavaltaista ja vaatii kalliita laitteita. On tarkoituksenmukaisempaa määrittää indikaattorit, jotka kuvastavat objektiivisesti saastumisen tasoa ja seurauksia.

Yleisiä malleja maaperän ominaisuuksien muuttumisesta saastepitoisuuden kasvaessa voidaan muotoilla vain kokeellisten materiaalien perusteella. Monivuotisen tutkimuksen tuloksena on saatu selville maaperän biologisen aktiivisuuden informatiivisimmat indikaattorit biodiagnostiikkaa ja biomonitorointia varten. Näitä ovat ennen kaikkea biokemialliset indikaattorit, koska ne korreloivat paremmin saastetason kanssa ja niissä on vähemmän vaihtelua tilassa ja ajassa verrattuna mikrobiologisiin indikaattoreihin. Tutkituista suositellaan käytettäväksi entsymaattista aktiivisuutta – katalaasiaktiivisuutta, joka on yksi maaperän olosuhteiden vakautumisen indikaattoreista. Sen muutos liittyy maaperän saastumiseen ja puskurikapasiteettiin (kuva 1).


Lievä saastuminen stimuloi redox-prosesseja.

Tehdyissä tutkimuksissa katalaasiaktiivisuus oli maksimi saastepitoisuuden Zc-kertoimella 2 – 8, Zc = 32 tai enemmän se ei käytännössä ilmennyt.

Zc-kertoimella 2 – 8 saastetaso on hyväksyttävä, 8 – 32 – keskitaso, 32 – 64 – korkea, Zc > 64 – erittäin korkea.

Kaikista tutkituista entsyymeistä katalaasi on herkin, joten sen aktiivisuutta voidaan käyttää kriteerinä arvioitaessa maaperän toimintojen palautumista.

Todettiin, että teknologisesti saastuneen maaperän ekologisen tilan informatiivisin indikaattori on integraalinen biologisen tilan indikaattori (IBS). IPBS:ää laskettaessa kunkin näytteen indikaattorin maksimiarvoksi otetaan 100 % ja siihen nähden saman indikaattorin arvo muissa näytteissä ilmaistaan ​​prosentteina eli suhteellisena indikaattorina.

B 1 = B / B max ´ 100 %

missä B on indikaattorin arvo näytteessä; B max – indikaattorin maksimiarvo.

Sitten määritetään indikaattorin keskiarvo


B av = (B 1 + B 2 + B 3 + ... + B n) / n,

missä n on indikaattoreiden lukumäärä.

Biologisen aktiivisuuden kokonaisindikaattori lasketaan kaavalla

IPBS = (B avg / B av max)´ 100 %

Diagnostiikan aikana jokaisen indikaattorin arvoksi pilaantumattomassa maaperässä otetaan 100 %.

Maaperän biologisen tilan kokonaisindikaattori kaikilla saastetasoilla on suoraan riippuvainen maaperän raskasmetallipitoisuudesta (kuva 2).

On suositeltavaa määrittää pilaantumisasteen vaikutus maaperän biologisiin prosesseihin solunulkoisten biologisten prosessien toiminnan poikkeamalla ekotoksikologisten standardien mukaisesta kontrollista:<10% - мало опасный, 25 – 50 – опасный и >50% - erittäin vaarallinen taso vaikutus.

Erityyppiset maaperät, joilla on sama luonne ja pilaantumisaste, osoittavat erilaista stabiilisuutta. Harmaan metsämaan osalta keskimääräinen saastetaso on jo erittäin vaarallinen, tässä tapauksessa biosenoottisten toimintojen palauttaminen on vaikeaa tai lähes mahdotonta. Uutetussa chernozemissa IPBS:n väheneminen 50 % tapahtuu vain korkealla saastetasolla.

Teknogeenisten pilaantuneiden maiden biomonitoroinnin tuloksia voidaan käyttää laajasti ympäristövaikutusten arvioinnissa, maaperän saastumisen ympäristösääntelyssä, ennustamisessa. ympäristövaikutuksia minkä tahansa Taloudellinen aktiivisuus tällä alueella ympäristöarviointien, auditointien ja yritysten sertifioinnin suorittaminen.

Edellä mainittujen maaperän pilaantumisen hallintamenetelmien lisäksi on syytä mainita myös maaperän sosiaalinen ja hygieeninen seuranta.

Maaperän terveys- ja epidemiologinen tila vaikuttaa merkittävästi väestön terveyteen, ja siksi se tulee ottaa huomioon kaupunkialueen asutusta suunniteltaessa. Lisäksi saastuneella maaperällä voi olla merkittävä negatiivinen vaikutus kasvillisuuden laatuun ja eläinten terveyteen. Maaperän saastuminen alentaa niiden käyttöarvoa ja siksi se on otettava huomioon maata myytäessä.

Edellä esitetyn vuoksi on tarpeen luoda järjestelmä maaperän laadun kirjaamiseksi seurannan avulla. Tällä hetkellä on olemassa sosiaalinen ja hygieeninen seuranta, joka määritellään valtion järjestelmäksi väestön ja ympäristön terveydentilan havainnointiin, analysointiin, arviointiin ja ennustamiseen sekä valtion välisten syy-seuraussuhteiden selvittämiseen. väestön terveydestä ja ympäristötekijöiden vaikutuksista. Sen avulla ei kuitenkaan voida arvioida maan kokonaisarvon laskua.

Maaperän terveys- ja epidemiologisen tilan seurantaa tulisi, toisin kuin sosiaalista ja hygieenistä seurantaa, harjoittaa paitsi väestön nykyisen sanitaarisen ja epidemiologisen hyvinvoinnin varmistamiseksi, myös olosuhteiden luomiseksi maaperän oikealle muodostumiselle. investointipolitiikkaa näiden maaperän laadun parantamiseksi tulevia sukupolvia varten.

Terveys- ja epidemiologinen seuranta voidaan suorittaa liittovaltiotasolla, Venäjän federaation muodostavien yksiköiden tasolla ja kuntien tasolla. Tätä varten on kuitenkin tarpeen kehittää ja hyväksyä määrätyllä tavalla normatiivisia säädöksiä ja opetusmateriaaleja. Maaperän sosiaalinen ja hygieeninen seuranta. Venäjän lääketieteen akatemian ekologian ja ihmishygienian instituutin johtajan Juri Rakhmaninin mukaan Venäjällä 1 300 yritystä päästää päivittäin ilmakehään noin 900 erilaista kemiallista yhdistettä.

Venäjän federaation hallituksen asetus sosiaali- ja hygieniavalvonnasta tuli voimaan vuonna 2000. Venäjällä toteutetaan tähän mennessä 15 tyyppistä sosiaalista ja hygieenistä seurantaa, joiden tarkoituksena on kerätä tietoa, tarkkailla ja määrittää väestön sairastuvuuden ja kuolleisuuden riippuvuusaste ympäristön tilasta.

Kahden vuoden aikana on kertynyt tietokantoja, joiden avulla asiantuntijat, myös lääkärit, voivat analysoida tiettyjen sairauksien esiintyvyyttä tietyllä maan alueella. Näin ollen seurannan avulla todettiin, että sinkkiä, kromia, lyijyä, nikkeliä ja kuparia on kertynyt Novosibirskin alueen maaperään sallitut normit ylittävinä pitoisuuksina. Lääkäreiden mukaan tällainen saastuminen on syy sydän- ja verisuonijärjestelmän, tuki- ja liikuntaelimistön ja munuaisten sairauksiin, jotka vaikuttavat moniin Novosibirskin asukkaisiin.

Seurantatietojen avulla voidaan myös toteuttaa toimenpiteitä ihmisten sairauksien primääriehkäisyyn sekä kehittää ohjelmia terveyden ja ympäristön suojelemiseksi.

Johtopäätös

Tärkeimpien prioriteettiaineiden - maaperän epäpuhtauksien ja maaperän pilaantumisen hallintamenetelmien - tutkimuksen tuloksena voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset.

On todettu, että maapeite ottaa viime kädessä vastaan ​​teollisuuden ja kunnallisten päästöjen ja jätteiden virtauksen paineen täyttäen puskurin ja myrkynpoistoaineen kriittisen roolin. Maaperään kerääntyy raskasmetalleja, torjunta-aineita, hiilivetyjä, pesuaineita ja muita kemiallisia epäpuhtauksia, mikä estää niiden pääsyn luonnonvesiin ja puhdistaa niistä ilmakehän.

Tutkimuksen aikana tunnistettiin prioriteettiaineet - maaperän epäpuhtaudet. Näitä ovat: arseeni, kadmium, elohopea, lyijy, seleeni, sinkki, fluori, bentsapyleeni, boori, koboltti, nikkeli, molybdeeni, kupari, antimoni, kromi jne. Eli nämä aineet kuuluvat raskasmetallien luokkaan. Näiden epäpuhtauksien lähteet ovat erilaisia, mutta pääasiassa ne ovat seurausta teollisuusyritysten päästöistä.

Maaperässä monet kemialliset epäpuhtaudet käyvät läpi perusteellisia muutoksia. Hiilivedyt, torjunta-aineet, pesuaineet ja muut yhdisteet voidaan toisaalta mineralisoida tai muuttaa aineiksi, joilla ei ole myrkyllistä vaikutusta maaperään, mikro-organismeihin, kasveihin, eläimiin ja ihmisiin. Toisaalta nämä samat aineet tai niiden johdannaiset sekä raskasmetallit, fluori, typpi ja rikkioksidit alkuperäisessä tai muunnetussa muodossaan sitoutuvat intensiivisesti maaperän mineraali- ja orgaanisiin aineisiin, mikä vähentää jyrkästi niiden saatavuutta kasveille. ja vastaavasti myrkyllisyyden yleinen taso.

Maaperän karakterisoinnissa on erittäin vaikeaa käyttää käsitteitä, joita käytetään laajalti arvioitaessa vettä, ilmaa, ruokaa ja rehua, esimerkiksi tiettyjen pilaavien aineiden suurinta sallittua pitoisuutta. Yksi tärkeimmistä syistä on maaperässä olevien alkuaineiden ja aineiden yhdistemuotojen monimuotoisuus, josta riippuu näiden komponenttien saatavuus kasveille ja siten niiden mahdollinen myrkyllinen vaikutus.

Siksi maaperän kemiallisen seurannan periaatteita ja organisaatiota kehitettäessä on otettava huomioon maaperän koostumus, kaikki sen korkean sorptiokyvyn omaavat komponentit, olosuhteiden vaikutus kemikaalien liikkuvuuteen ja kasvien saatavuuteen. Merkittävin vaikutus on maaperän happamuus ja emäksisyys, redox-järjestelmä, humuspitoisuus ja helposti liukenevat suolat.


Luettelo käytetyistä lähteistä

1. GOST 27593-88 (ST SEV 5298-85) "Maaperä. Termit ja määritelmät."

2. GOST 17.2.2.01-81 (ST SEV 4470-84) "Luonnonsuojelu. Maaperät. Terveystilan indikaattoreiden nimikkeistö."

3. GOST 17.4.3.01-83 (ST SEV 3847-82) "Luonnonsuojelu. Maaperät. Näytteenoton yleiset vaatimukset."

4. GOST 17.4.3.03-85 "Luonnonsuojelu. Maaperät. Yleiset vaatimukset epäpuhtauksien määritysmenetelmille."

5. GOST 17.4.4.02-84 "Luonnonsuojelu. Maaperä. Menetelmät maanäytteiden keräämiseksi ja valmistamiseksi kemiallista, bakteriologista ja helmintologista analyysiä varten."

6. GOST 17.4.3.06-86 (ST SEV 5101-85) "Luonnonsuojelu. Maaperät. Yleiset vaatimukset maaperän luokittelulle kemiallisten epäpuhtauksien vaikutuksen mukaan."

7. Ohjeet maaperän kemikaalien aiheuttaman pilaantumisen vaaran arvioimiseksi N 4266-87. Hyväksytty Neuvostoliiton terveysministeriö 13.3.87.

8. Määräys nro 246, päivätty 21. elokuuta 2007 "Toimenpiteistä sosiaalisen ja hygieenisen seurannan järjestämiseksi" // SPS Garant.

9. Grushko Ya.M. Haitalliset orgaaniset yhdisteet teollisuuden päästöissä ilmakehään. - Leningrad: "Kemia", 1991.

10. Devyatova T.A. Teknogeenisen maaperän pilaantumisen biodiagnostiikka // Venäjän ekologia ja teollisuus. 2006. tammikuuta. – s. 36–37.

11. Dobrovolsky G.V., Nikitin E.D. Maaperän säilyttäminen biosfäärin korvaamattomana osana. – M.: Nauka, 2001.

12. Evreinova A.V., Kolesnikov S.I. Chernozemien raskasmetallisaasteiden vaikutus kasvien kasvuun ja kehitykseen // IV:n kansainvälisen symposiumin "Pohjois-Euraasian stepit" materiaalit. Orenburg. 2006.

13. Zavistyaeva T.Yu. Maaperän merkitys yhtenä väestön terveydentilan indikaattoreista sosiaali- ja hygieniaseurantajärjestelmässä // Väestön terveys ja elinympäristö – 2006 – nro 1 (154). - s. 18–22.

14. Ilmakehän suojaaminen teollisuuden saasteilta. /Toim. S. Calvert ja G. Englund. – M.: "Metallurgia", 1991.

15. Ismailov N. M. Öljysaasteet ja maaperän biologinen aktiivisuus. – M.: Nauka, 1991.

16. Kolesnikov S.I., Popovich A.A., Evreinova A.V. Vertaileva arvio erilaisten kemiallisten alkuaineiden vaikutuksesta maaperän ekologiseen tilaan // Kansainvälisen tieteellisen konferenssin "Ecology and Biology of Soils: Problems of Diagnostics and Indication" julkaisuja. Rostov-on-Don. 2006. s. 264-268.

17. Kormilitsyn V.I. ja muut. Ekologian perusteet - M.: INTERSTYLE, 2007.

18. Mirkin B.M., Naumova L.G. Venäjän ekologia. - M.: JSC "MDS", 2006.

19. Ympäristöhaittojen arviointimenetelmät / Toim. Khoruzhey T.A. – M.: Taloustiede, 1991, 220 s.

20. Monin A.S.. Shishkov Yu.A. Globaalit ympäristöongelmat. - M.: Tieto, 2008.

22. Smirnova N.V., Shvedova A.V. Lyijyn ja kadmiumin vaikutus maaperän fytotoksisuuteen // Venäjän ekologia ja teollisuus. 2005. Huhtikuu. – s. 32–35.