Bronnen van bodemverontreiniging. Cursussen: Prioritaire stoffen - bodemverontreinigende stoffen

Oppervlaktegrondlagen raken gemakkelijk vervuild. Grote concentraties van diverse chemische verbindingen – toxische stoffen – in de bodem hebben een nadelig effect op de vitale activiteit van bodemorganismen. In dit geval gaat het vermogen van de bodem om zichzelf te zuiveren van ziekteverwekkers en andere ongewenste micro-organismen verloren, wat ernstige gevolgen heeft voor mens, flora en fauna. Op zwaar verontreinigde bodems kunnen ziekteverwekkers van tyfus en paratyfus bijvoorbeeld wel anderhalf jaar aanhouden, terwijl ze op niet-verontreinigde bodems slechts twee tot drie dagen kunnen blijven bestaan.

Belangrijkste bodemverontreinigende stoffen: 1) pesticiden (giftige chemicaliën); 2) minerale meststoffen; 3) afval en bedrijfsafval; 4) gas- en rookemissies van verontreinigende stoffen in de atmosfeer; 5) olie en aardolieproducten.

Pesticiden als bodemvervuiler

Jaarlijks wordt er wereldwijd ruim een ​​miljoen ton geproduceerd pesticiden. Alleen al in Rusland worden meer dan 100 individuele pesticiden gebruikt met een totaal jaarlijks productievolume van 100.000 ton. De meest vervuilde gebieden met pesticiden zijn het Krasnodar-gebied en de Rostov-regio (gemiddeld ongeveer 20 kg per 1 hectare). In Rusland is er ongeveer 1 kg pesticiden per inwoner per jaar; in veel andere ontwikkelde industriële landen van de wereld is deze waarde aanzienlijk hoger (Losev et al., 1993). De wereldproductie van pesticiden groeit voortdurend.

Momenteel stellen veel wetenschappers de impact van pesticiden op de volksgezondheid gelijk aan de impact van radioactieve stoffen op de mens. Het is op betrouwbare wijze vastgesteld dat bij het gebruik van pesticiden, samen met enige toename van de opbrengst, er een toename is in de soortensamenstelling van ongedierte, achteruitgang voedingskwaliteit en de veiligheid van producten, natuurlijke vruchtbaarheid gaat verloren, etc.

Volgens wetenschappers komt het overgrote deel van de gebruikte pesticiden in het milieu (water, lucht) terecht, waarbij de doelsoorten worden omzeild. Pesticiden veroorzaken diepgaande veranderingen in het hele ecosysteem en treffen alle levende organismen, terwijl mensen ze gebruiken om een ​​zeer beperkt aantal soorten organismen te vernietigen. Als gevolg hiervan wordt een groot aantal andere biologische soorten (nuttige insecten, vogels) bedwelmd tot het punt van uitsterven. Bovendien proberen mensen veel meer pesticiden te gebruiken dan nodig is, waardoor het probleem nog groter wordt.

Onder pesticiden is het grootste gevaar persistente organochloorverbindingen(DDT, HCB, HCH), die vele jaren in de bodem kunnen blijven bestaan ​​en zelfs kleine concentraties als gevolg van biologische accumulatie gevaarlijk kunnen worden voor het leven van organismen. Maar zelfs in minieme concentraties onderdrukken pesticiden immuunsysteem organisme, en in hogere concentraties hebben ze uitgesproken mutagene en carcinogene eigenschappen. Eenmaal in het menselijk lichaam kunnen pesticiden niet alleen de snelle groei van kwaadaardige tumoren veroorzaken, maar ook het lichaam genetisch aantasten, wat een ernstig gevaar kan vormen voor de gezondheid van toekomstige generaties. Daarom is het gebruik van de gevaarlijkste daarvan, DDT, in ons land en in een aantal andere landen verboden.

We kunnen dus met vertrouwen stellen dat de generaal milieuschade van het gebruik van bodemvervuilende pesticiden vele malen groter is dan de voordelen van het gebruik ervan. De impact van pesticiden is niet alleen zeer negatief voor de mens, maar ook voor alle fauna en flora. Het is gebleken dat de vegetatie zeer gevoelig is voor de effecten van pesticiden, niet alleen wat betreft de toepassing ervan, maar ook op plaatsen die vrij afgelegen zijn, als gevolg van de overdracht van verontreinigende stoffen door de wind of het wegvloeien van oppervlaktewater.

Pesticiden kunnen vanuit verontreinigde grond via het wortelsysteem planten binnendringen, zich ophopen in biomassa en vervolgens de voedselketen besmetten. Bij het spuiten van pesticiden wordt een aanzienlijke intoxicatie van vogels (avifauna) waargenomen. Vooral de populaties zang- en treklijsters, leeuweriken en andere zangvogels worden getroffen. Het werk van binnen- en buitenlandse onderzoekers heeft onweerlegbaar bewezen dat bodemverontreiniging met pesticiden niet alleen een intoxicatie van mensen en een groot aantal diersoorten veroorzaakt, maar ook leidt tot een aanzienlijke verstoring van de voortplantingsfuncties en, als gevolg daarvan, tot ernstige demo-ecologische problemen. gevolgen. MET langdurig gebruik Pesticiden worden ook in verband gebracht met de ontwikkeling van resistente (resistente) soorten ongedierte en de opkomst van nieuwe schadelijke organismen, waarvan de natuurlijke vijanden zijn vernietigd.

algemene karakteristieken. Het is gebruikelijk om onderscheid te maken tussen natuurlijke en antropogene bodemverontreiniging. Natuurlijke bodemverontreiniging ontstaat als gevolg van natuurlijke processen in de biosfeer die plaatsvinden zonder menselijke tussenkomst en die leiden tot het binnendringen van chemicaliën in de bodem vanuit de atmosfeer, lithosfeer of hydrosfeer, bijvoorbeeld als gevolg van verwering van gesteenten of neerslag in de bodem. vorm van regen of sneeuw, waardoor vervuilende ingrediënten uit de atmosfeer worden weggespoeld.

Het gevaarlijkste voor natuurlijke ecosystemen en mensen is antropogene bodemverontreiniging, vooral van technogene oorsprong. De meest voorkomende verontreinigende stoffen zijn pesticiden, meststoffen, zware metalen en andere stoffen van industriële oorsprong.

Bronnen van verontreinigende stoffen die in de bodem terechtkomen. Er kunnen de volgende hoofdtypen bronnen van bodemverontreiniging worden onderscheiden:

1) neerslag in de vorm van regen, sneeuw, enz.;

2) lozing van vast en vloeibaar afval van industriële en huishoudelijke oorsprong;

3) gebruik van pesticiden en meststoffen in de landbouwproductie.

Laten we de genoemde soorten bronnen van bodemverontreiniging in meer detail bekijken. Atmosferische neerslag, waarbij gasvormige verontreinigende stoffen uit de atmosfeer worden weggespoeld, leidt tot een toename van de concentratie van zwavelzuur, salpeterzuur en andere zuren in de bodem, wat gepaard gaat met verzuring en een afname van de opbrengst. Atmosferische aërosolen in de vloeibare en vaste fase die met neerslag de bodem binnendringen, die in de regel een complexe chemische samenstelling hebben, dragen bij aan de ophoping van zware metalen en verschillende organische stoffen, waaronder gevaarlijke koolwaterstoffen, in de bodem. Industrieel en huishoudelijk afval, waarvan de hoeveelheden enorm zijn en snel groeien, dragen bij aan de ophoping in de bodem van zware metalen en koolwaterstoffen, waaronder gevaarlijke giftige chloor-, fluor- en fosforhoudende verbindingen die een kankerverwekkend effect hebben. Het grootste gevaar voor zowel de mens als de natuurlijke ecosystemen is het derde type bodemverontreiniging, geassocieerd met het gebruik van pesticiden en meststoffen die chemische verontreiniging van voedsel veroorzaken, waarmee ons lichaam, zoals hierboven vermeld, tot 70% van de verontreinigende stoffen ontvangt.

Bodemverontreiniging met pesticiden en meststoffen. De noodzaak om de bevolking van voedsel en de industrie van grondstoffen te voorzien, vereist het vergroten van de bodemvruchtbaarheid en het bestrijden van gewasplagen. Daarom maakt de moderne landbouwproductie gebruik van meststoffen en pesticiden, die, zelfs als ze agronomisch correct worden gebruikt, gevaarlijke niveaus van bodemverontreiniging kunnen veroorzaken.

Meststof is een stof of middel dat, wanneer het aan de bodem of het waterlichaam wordt toegevoegd, omstandigheden creëert voor een versnelde groei en ontwikkeling van planten en micro-organismen, wat bijdraagt ​​aan een toename van de opbrengst. Er zijn organische, minerale, chemische en andere (bijvoorbeeld bacteriële) soorten meststoffen. Organische meststoffen omvatten humus, turf, mest, vogelpoep en andere organische resten die worden gebruikt om de bodemvruchtbaarheid te vergroten. Chemische of minerale meststof is een chemische verbinding die uit de ondergrond wordt gewonnen of industrieel wordt geproduceerd en die verontreinigingen bevat grote hoeveelheden een of meer basisvoedingsstoffen voor planten (stikstof, fosfor, kalium, enz.), essentiële micro-elementen (koper, mangaan, enz.) of natuurlijke producten zoals kalk, gips, as, enz., die de chemische en structurele eigenschappen van de grond. Dit type kunstmest leidt tot hoge concentraties chemicaliën in de bodem, waaronder nitrieten en nitraten die gevaarlijk zijn voor de menselijke gezondheid.

Pesticiden– chemische stoffen die gevaarlijk zijn voor de menselijke gezondheid en worden gebruikt om schadelijke insecten (insecticiden), onkruid (herbiciden), schimmelgewassen (fungiciden), enz. te vernietigen. In de mondiale productie van pesticiden zijn insecticiden verantwoordelijk voor 45%, herbiciden – 40%, fungiciden – 15 % en anderen - 10%. Gemiddelde score het gebruik van pesticiden in de landbouw in ons land bedroeg eind jaren 80 2 kg per 1 hectare bouwland, d.w.z. ongeveer 1,4 kg/persoon. Veel pesticiden blijven lange tijd in de bodem aanwezig en hopen zich op via trofische ketens, wat na verloop van tijd leidt tot overschrijding van de niveaus die veilig zijn voor de menselijke gezondheid.

De bodem is de belangrijkste voedselbron en levert 95-97% van de voedselbronnen voor de wereldbevolking. Het landoppervlak van de wereld bedraagt ​​129 miljoen vierkante kilometer, oftewel 86,5% van het landoppervlak. Bouwland en meerjarige aanplant als onderdeel van landbouwgrond beslaan ongeveer 10% van het land, weiden en weilanden - 25% van het land. Bodemvruchtbaarheid en klimatologische omstandigheden bepalen de mogelijkheid van het bestaan ​​en de ontwikkeling van ecologische systemen op aarde. Helaas gaat door oneigenlijke exploitatie elk jaar een deel van de vruchtbare grond verloren. Zo is de afgelopen eeuw als gevolg van de versnelde erosie 2 miljard hectare vruchtbaar land verloren gegaan, wat 27% is van het totale landoppervlak dat voor de landbouw wordt gebruikt.

Bronnen van bodemverontreiniging.

Bronnen van bodemverontreiniging kunnen als volgt worden geclassificeerd:

• Industriële ondernemingen.
• Vervoer.
• Landbouw.
• Woongebouwen en openbare nutsvoorzieningen.

Verontreinigende stoffen in deze categorie bronnen worden gedomineerd door huishoudelijk afval, voedselafval, bouwafval, afval van verwarmingssystemen, versleten huishoudelijke artikelen, enz. Dit alles wordt verzameld en naar stortplaatsen gebracht. Voor grote steden is de inzameling en vernietiging van huishoudelijk afval op stortplaatsen een hardnekkig probleem geworden. Het eenvoudig verbranden van afval op stortplaatsen in de stad gaat gepaard met het vrijkomen van giftige stoffen. Wanneer dergelijke voorwerpen, bijvoorbeeld chloorhoudende polymeren, worden verbrand, worden zeer giftige stoffen gevormd: dioxiden. Desondanks zijn er de afgelopen jaren methoden ontwikkeld voor de vernietiging van huishoudelijk afval door verbranding. Een veelbelovende methode wordt beschouwd als het verbranden van dergelijk afval over hete gesmolten metalen.

Industriële ondernemingen.

De machinebouwindustrie stoot emissies uit naar het milieu natuurlijke omgeving cyaniden, arseenverbindingen, beryllium; de productie van kunststoffen en kunstmatige vezels genereert afval dat fenol, benzeen en styreen bevat; tijdens de productie van synthetische rubbers komen afvalkatalysatoren en ondermaatse polymeerstolsels in de bodem terecht; Tijdens de productie van rubberproducten komen stofachtige ingrediënten, roet, dat zich op de bodem en planten nestelt, afval van rubbertextiel en rubberen onderdelen in het milieu terecht, en bij gebruik van banden komen versleten en defecte banden, binnenbanden en velglinten komen in het milieu terecht. De opslag en afvoer van gebruikte banden zijn momenteel nog onopgeloste problemen, omdat dit vaak ernstige branden veroorzaakt die zeer moeilijk te blussen zijn. Het recyclingpercentage van gebruikte banden bedraagt ​​niet meer dan 30% van hun totale volume.

Vervoer.

Tijdens de werking van verbrandingsmotoren komen stikstofoxiden, lood, koolwaterstoffen, koolmonoxide, roet en andere stoffen intensief vrij, worden op het aardoppervlak afgezet of door planten opgenomen. In dat laatste geval komen deze stoffen ook in de bodem terecht en zijn ze betrokken bij de kringloop van voedselketens.

Landbouw.

Bodemverontreiniging in de landbouw ontstaat door de introductie van grote hoeveelheden water minerale meststoffen en pesticiden. Het is bekend dat sommige pesticiden kwik bevatten.
Laten we bodemverontreiniging met zware metalen en pesticiden eens nader bekijken.

Bodemverontreiniging met zware metalen.

Zware metalen zijn non-ferrometalen waarvan de dichtheid groter is dan die van ijzer. Deze omvatten lood, koper, zink, nikkel, cadmium, kobalt, chroom en kwik.
Zware metalen hopen zich op in de bodem en dragen bij aan een geleidelijke verandering in de chemische samenstelling ervan, waardoor het leven van planten en levende organismen wordt verstoord
Er is vastgesteld dat bij sommige bestrijdingsmiddelen, huishoudelijk afval en kapotte meetinstrumenten kwik in de bodem terechtkomt. De totale ongecontroleerde kwikemissies bedragen 4-5000 ton per jaar. De maximaal toegestane concentratie kwik in de bodem bedraagt ​​2,1 mg/kg.
Leid verontreiniging van bodem en planten mee snelwegen strekt zich uit tot 200 meter. Maximaal toelaatbare concentratie lood in de bodem = 32 mg/kg In industriële gebieden is het loodgehalte in de bodem 25-27 keer hoger dan in landbouwgebieden.
De bodemverontreiniging met koper en zink bedraagt ​​jaarlijks respectievelijk 35 en 27 kg/km. Toenemende concentraties van deze metalen in de bodem leiden tot een langzamere plantengroei en verminderde gewasopbrengsten.
De ophoping van cadmium in de bodem vormt een groot gevaar voor de mens. In de natuur wordt cadmium aangetroffen in bodem en water, maar ook in plantenweefsels.

Bodemverontreiniging tijdens de berging van radioactief afval.

Bezig Nucleaire reactie bij kerncentrales wordt slechts 0,5-1,5% van de kernbrandstof omgezet in thermische energie, en de rest (98,5-99,5%) wordt geloosd uit kernreactor in de vorm van afval. Deze afvalstoffen zijn radioactieve splijtingsproducten van uranium: plutonium, cesium, strontium en andere. Als we er rekening mee houden dat de lading splijtstof in de reactor 180 ton bedraagt, dan is de verwijdering en verwijdering van verbruikte splijtstof een moeilijk op te lossen probleem.
Jaarlijks wordt er in de wereld ongeveer 200.000 kubieke meter opgewekt tijdens de productie van elektriciteit in kerncentrales. radioactief afval met lage en middelmatige activiteit en 10.000 kubieke meter. hoogactief afval en verbruikte splijtstof. Het probleem van het transport van radioactief afval is vooral relevant voor Rusland.

Ontwikkeling van pesticiden die veilig zijn voor de voedselketen.

Het grootste gevaar van pesticiden als bodemverontreinigende stoffen is te wijten aan hun hoge stabiliteit in het milieu, wat bijdraagt ​​aan hun accumulatie in voedselketens.
Om dit nadeel weg te nemen zijn de afgelopen jaren nieuwe, milieuvriendelijke pesticiden ontwikkeld.
Het herbicide glyfosaat valt bijvoorbeeld volledig uiteen in de bodem en vormt fosforzuur, kooldioxide en water. Sommige pesticiden zijn verkrijgbaar in de vorm van individuele optische isomeren, waardoor hun effectiviteit verdubbelt.
De ontwikkeling van één zeer effectief en milieuvriendelijk pesticide kost 150 miljoen dollar. Omdat voor dit doel honderdduizenden medicijnen worden gesynthetiseerd, en daarvan wordt alleen de meest acceptabele gekozen. Tegelijkertijd worden dergelijke kosten voor de ontwikkeling van nieuwe pesticiden betaald door hoge opbrengsten van landbouwgewassen, vermindering van bodemverontreiniging, behoud van de gezondheid van de bevolking van het land en toename van de Gemiddelde duur de levens van mensen. In tegenstelling tot hoogontwikkelde landen in de wereld. In de Russische Federatie is het gebruik van pesticiden verantwoordelijk voor ongeveer 4% van de mondiale consumptie.

Methoden voor neutralisatie, recycling en verwijdering van vast huishoudelijk afval.

De geschatte samenstelling van vast afval in steden van de Russische Federatie omvat de volgende componenten (gew.%): voedselverspilling – 33-43; papier en karton – 20-30; glas -5-7; textiel 3-5; kunststof – 2-5; leer en rubber – 2-4; ferrometaal – 2-3,5; hout – 1,5-3; stenen – 1-3; botten – 0,5-2; non-ferrometalen – 0,5-0,8; anderen – 1-2.

Momenteel zijn de volgende methoden voor neutralisatie, recycling en verwijdering van vast afval bekend:

• opslag op een stortplaats;
• aerobe biothermische compostering;
• verbranding in speciale afvalverbrandingsinstallaties.

De keuze van de methode wordt bepaald rekening houdend met ecologische, economische, landschaps-, land- en andere factoren.

Zelfzuivering van de bodem.

De bodem is een driefasensysteem. De fysische en chemische processen die in de bodem plaatsvinden, verlopen echter uiterst langzaam en in de bodem opgeloste lucht en water hebben geen noemenswaardig versnellend effect op het verloop van deze processen. Daarom vindt de zelfreiniging van de bodem, in vergelijking met de zelfreiniging van de atmosfeer en de hydrosfeer, zeer langzaam plaats. Afhankelijk van de intensiteit van zelfzuivering zijn deze componenten van de biosfeer in de volgende volgorde gerangschikt:
Atmosfeer – hydrosfeer – lithosfeer.
Als gevolg hiervan hopen schadelijke stoffen zich geleidelijk op in de bodem en worden uiteindelijk een bedreiging voor de mens.
Zelfzuivering van de bodem kan doorgaans alleen plaatsvinden als deze verontreinigd is met organisch afval, dat onderhevig is aan biochemische oxidatie door micro-organismen. Tegelijkertijd hopen zware metalen en hun zouten zich geleidelijk op in de bodem en kunnen alleen maar dieper wegzakken. Door de grond diep te ploegen, kunnen ze echter weer aan de oppervlakte verschijnen en de trofische keten binnendringen.
De intensieve ontwikkeling van de industriële productie leidt dus tot een toename van industrieel afval, dat, samen met huishoudelijk afval, de chemische samenstelling van de bodem aanzienlijk beïnvloedt, waardoor de kwaliteit ervan verslechtert.

Conclusie.

De grond- een kolossale natuurlijke rijkdom die mensen van voedsel voorziet, dieren van voer en de industrie van grondstoffen. Het is in de loop van eeuwen en millennia ontstaan. Om grond correct te gebruiken, moet je weten hoe deze is gevormd, de structuur, samenstelling en eigenschappen ervan. De bodem heeft een bijzondere eigenschap: vruchtbaarheid; het dient als basis voor de landbouw in alle landen. Bij een juiste exploitatie verliest de bodem niet alleen zijn eigenschappen, maar verbetert deze ook en wordt vruchtbaarder. De waarde van de bodem wordt echter niet alleen bepaald door de economische betekenis ervan voor de landbouw, de bosbouw en andere sectoren van de nationale economie; het wordt ook bepaald door de onvervangbare ecologische rol van de bodem als het belangrijkste onderdeel van alle terrestrische biocenoses en van de biosfeer van de aarde als geheel. Door bodembedekking De aarde kent talloze ecologische verbindingen tussen alle organismen die op aarde leven (inclusief de mens) met de lithosfeer, hydrosfeer en atmosfeer. Uit al het bovenstaande wordt duidelijk hoe groot en gevarieerd de rol en het belang van de bodem is nationale economie en in het leven van de menselijke samenleving in het algemeen. De bescherming van de bodem en het rationele gebruik ervan is dus een van de belangrijkste taken van de hele mensheid!

Bodem-ecosysteem

Een belangrijke fase in de ontwikkeling van de biosfeer was de opkomst van een onderdeel als bodembedekking. Met de vorming van een voldoende ontwikkelde bodembedekking wordt de biosfeer een integraal, compleet systeem, waarvan alle onderdelen nauw met elkaar verbonden zijn en van elkaar afhankelijk zijn.

Belang van de bodem

Bodembedekking is de belangrijkste natuurlijke formatie. De rol ervan in het maatschappelijk leven wordt bepaald door het feit dat de bodem de belangrijkste voedselbron is en 95-97% van de voedselbronnen voor de wereldbevolking levert. Het landoppervlak van de wereld bedraagt ​​129 miljoen km2 of 86,5% van het landoppervlak. Bouwland en meerjarige aanplant als onderdeel van landbouwgrond beslaan ongeveer 15 miljoen km2 (10% van het land), hooilanden en weilanden - 37,4 miljoen km2 (25% van het land). De totale bebouwbare geschiktheid van land wordt door verschillende onderzoekers verschillend ingeschat: van 25 tot 32 miljoen km2.

Ideeën over de bodem als zelfstandig natuurlijk lichaam met bijzondere eigenschappen verschenen pas in eind XIX eeuw, dankzij V.V. Dokuchaev, de grondlegger van de moderne bodemkunde. Hij creëerde de leer van natuurlijke zones, bodemzones en bodemvormingsfactoren.

Woongebouwen en openbare nutsvoorzieningen

Dit zijn diverse voedselresten; puin van bouwmaterialen; afval dat overblijft na reparatiewerkzaamheden, enz. Dit alles wordt naar stortplaatsen gebracht, die de plaag van onze tijd zijn geworden. Het eenvoudigweg verbranden van dit afval op stortplaatsen leidt tot een dubbel probleem: ten eerste zijn grote gebieden bezaaid met zwerfvuil en ten tweede is de bodem verzadigd. giftige stoffen, gevormd als gevolg van verbranding.

Grondvervuiling Chemicaliën en de gevolgen ervan

Technogene intensivering van de productie draagt ​​bij aan vervuiling en ontvochtiging, secundaire verzilting en bodemerosie.

Stoffen die altijd in de bodem aanwezig zijn, maar waarvan de concentratie door menselijk handelen kan toenemen, zijn onder meer metalen en bestrijdingsmiddelen. Van de metalen in de bodem worden vaak overmatige concentraties van lood, kwik, cadmium, koper etc. aangetroffen. Verhoogde inhoud lood kan worden veroorzaakt door atmosferische emissie (absorptie uit de atmosfeer) als gevolg van uitlaatgassen van auto's, als gevolg van de toepassing van compostmeststoffen en de bodem wordt dood als deze 2-3 g lood per 1 kg grond bevat (ongeveer enkele bedrijven bereikt het loodgehalte in de bodem 10-15 g/kg). Arseen wordt in veel natuurlijke bodems aangetroffen in concentraties van 10 ppm, maar de concentratie kan vijftigvoudig worden verhoogd door het gebruik van loodarsenaat als zaadbehandeling. Kwik in normale bodems varieert van 90 tot 250 g/ha; door dressing kan het jaarlijks worden toegevoegd in een hoeveelheid van ongeveer 5 g/ha; ongeveer dezelfde hoeveelheid komt met regen in de bodem terecht. Extra vervuiling is mogelijk als meststoffen, compost en regenwater aan de bodem worden toegevoegd.

Er zijn duizenden chemicaliën uitgevonden om ongedierte te doden. Ze worden pesticiden genoemd en afhankelijk van de groep organismen waarop ze inwerken, zijn ze onderverdeeld in insecticiden (insecten doden), rodenticiden (knaagdieren doden), fungiciden (schimmels doden). Geen van deze chemicaliën is echter volledig selectief voor de organismen waartegen ze zijn ontworpen en vormt een bedreiging voor andere organismen, inclusief de mens.

Jaarlijks gebruik van pesticiden in de landbouw in de Russische Federatie in de periode van 1980 tot 1991. lag op hetzelfde niveau en bedroeg ongeveer 150.000 ton, en in 1992 daalde het tot 100.000 ton. Vanuit ecologisch oogpunt is het veel handiger om natuurlijke of biologische methoden te gebruiken om landbouwplagen te bestrijden.

Er zijn vier hoofdcategorieën van biologische ongediertebestrijdingsmethoden:

a) met behulp van natuurlijke vijanden;

b) genetische methoden;

c) gebruik van steriele mannetjes;

d) gebruik van natuurlijke chemische verbindingen

In podzolische bodems met hoge inhoud Wanneer ijzer reageert met zwavel, ontstaat er ijzersulfide, een sterk gif. Als gevolg hiervan wordt microflora (algen, bacteriën) in de bodem vernietigd, wat leidt tot verlies van vruchtbaarheid.

Regio's met aanzienlijke bodemverontreiniging zijn onder meer de regio's Moskou en Koergan, regio's met matige vervuiling zijn onder meer de centrale Tsjernozem-regio, het Primorski-gebied en de Noord-Kaukasus.

De bodems rond grote steden en grote ondernemingen uit de non-ferro- en ferrometallurgie, de chemische en petrochemische industrie, de machinebouw, thermische energiecentrales op een afstand van enkele tientallen kilometers zijn verontreinigd met zware metalen, aardolieproducten, loodverbindingen, zwavel en andere giftige stoffen. Het gemiddelde loodgehalte in de bodem van een gebied van vijf kilometer rond een aantal onderzochte steden in de Russische Federatie ligt tussen 0,4 en 80 MPC. Het gemiddelde mangaangehalte rond ferrometallurgiebedrijven varieert van 0,05 tot 6 MPC.

Voor 1983-1991 De dichtheid van atmosferische fluoride-neerslag rond de aluminiumsmelterij van Bratsk nam 1,5 keer toe, en rond de fabriek in Irkoetsk - 4 keer. In de buurt van Monchegorsk zijn de bodems meer dan tien keer zo verontreinigd met nikkel en kobalt als normaal.

Bodemverontreiniging met olie op plaatsen waar de olie wordt geproduceerd, verwerkt, getransporteerd en gedistribueerd, overschrijdt tientallen keren het achtergrondniveau. Binnen een straal van 10 km van Vladimir in westelijke en oostelijke richting overschreed het oliegehalte in de bodem de achtergrondwaarde 33 keer.

De bodems rond Bratsk, Novokuznetsk en Krasnojarsk zijn vervuild met fluor, waar het maximale gehalte het regionale gemiddelde niveau 4 tot 10 keer overschrijdt.

De intensieve ontwikkeling van de industriële productie leidt dus tot een toename van industrieel afval, dat, samen met huishoudelijk afval, de chemische samenstelling van de bodem aanzienlijk beïnvloedt, waardoor de kwaliteit ervan verslechtert. Ernstige bodemverontreiniging met zware metalen, samen met zones van zwavelvervuiling gevormd tijdens de verbranding van steenkool, leiden tot veranderingen in de samenstelling van micro-elementen en de opkomst van technogene woestijnen.

Een tekort aan jodium in de bodem leidt bijvoorbeeld tot schildklieraandoeningen, een tekort aan calcium drinkwater en voedingsproducten – tot gewrichtsschade, vervorming en groeivertraging.

Bodemverontreiniging met pesticiden en zware metaalionen leidt tot verontreiniging van landbouwgewassen en daarmee ook van daarop gebaseerde voedselproducten.

Als graangewassen dus worden verbouwd met een hoog natuurlijk seleniumgehalte, wordt zwavel in aminozuren (cysteïne, methionine) vervangen door selenium. De resulterende ‘selenium’-aminozuren kunnen leiden tot vergiftiging van dieren en mensen.

Een gebrek aan molybdeen in de bodem leidt tot de ophoping van nitraten in planten; in aanwezigheid van natuurlijke secundaire aminen begint een reeks reacties die de ontwikkeling van kanker bij warmbloedige dieren kunnen initiëren.

De bodem bevat altijd kankerverwekkende (chemische, fysische, biologische) stoffen die tumorziekten veroorzaken bij levende organismen, waaronder kanker. De belangrijkste bronnen van regionale bodemverontreiniging met kankerverwekkende stoffen zijn de uitlaatgassen van voertuigen, de emissies van industriële ondernemingen en olieraffinageproducten.

Antropogene interventies kunnen de toename van de concentratie van natuurlijke stoffen beïnvloeden of nieuwe, externe stoffen introduceren. omgeving stoffen zoals pesticiden en zware metaalionen. Daarom moet de concentratie van deze stoffen (xenobiotica) zowel in omgevingsobjecten (bodem, water, lucht) als in voedselproducten worden bepaald. Maximaal toelaatbare normen voor de aanwezigheid van residuen van bestrijdingsmiddelen in voedselproducten variëren van land tot land en zijn afhankelijk van de aard van de economie (import-export van voedsel) en van de gebruikelijke voedingsstructuur van de bevolking.

De landvoorraden van Moskou zijn onderhevig aan vervuiling en zwerfvuil. Om de bodemverontreiniging te karakteriseren is een totaalindicator bodemverontreiniging (SPI) geïntroduceerd: met 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). Met SDR > 128 USD volwassenen en kinderen worden heel vaak ziek, en vooral het niveau van de SDR is van invloed reproductieve functie vrouwen.

Invoering

1. Algemene kenmerken van het concept en de structuur van de bodem

1.1 Concept en structuur van de bodem

1.2 Soorten bodemverontreiniging

2. Prioritaire stoffen - bodemverontreinigende stoffen en methoden voor de beheersing van bodemverontreiniging

2.1 Concept en soorten prioritaire stoffen – bodemverontreinigende stoffen

2.2 Kenmerken van prioritaire stoffen - bodemverontreinigende stoffen

2.3 Methoden voor het beheersen van bodemverontreiniging

Conclusie

Lijst met gebruikte bronnen

Invoering

De relevantie van onderzoek prioritaire stoffen – bodemverontreinigende stoffen en methoden voor het beheersen van bodemverontreiniging is te wijten aan het feit dat de bodembedekking van de aarde het belangrijkste onderdeel van de biosfeer is. Het is de bodemschil die veel van de processen in de biosfeer bepaalt. Het belangrijkste belang van de bodem is de ophoping van organisch materiaal, verschillende chemische elementen en energie. De bodembedekking vervult de functies van een biologische absorbeerder, vernietiger en neutralisator van verschillende verontreinigende stoffen, en de bodem speelt ook een cruciale rol in het leven van de samenleving, omdat het een bron van voedsel is en 95-97% van de voedselbronnen voor de planeet levert. bevolking. Als deze schakel van de biosfeer wordt vernietigd, zal het bestaande functioneren van de biosfeer onomkeerbaar worden verstoord. Het is uiterst belangrijk om de mondiale biochemische betekenis van de bodembedekking, de huidige staat en de veranderingen onder invloed van antropogene activiteiten te bestuderen, aangezien effectieve bescherming bescherming van het milieu tegen gevaarlijke chemicaliën is onmogelijk zonder betrouwbare informatie over de mate van bodemverontreiniging.

Doel van het werk– onderzoek naar prioritaire stoffen – bodemverontreinigende stoffen en methoden om de bodemverontreiniging te beheersen.

Om dit doel te bereiken, is het noodzakelijk om een ​​aantal op te lossen taken:

Het concept en de structuur van de bodem definiëren;

Karakteriseer de soorten bodemverontreiniging;

Bestudeer het concept en de soorten prioritaire stoffen: bodemverontreinigende stoffen;

Karakteriseren van prioritaire stoffen - bodemverontreinigende stoffen;

Identificeer methoden voor het beheersen van bodemverontreiniging.

Werkstructuur: inleiding, twee hoofdstukken onderverdeeld in subparagrafen, conclusie, lijst met gebruikte bronnen.

1. Algemene kenmerken van het concept en de structuur van de bodem

1.1 Concept en structuur van de bodem

Bodembedekking is de belangrijkste natuurlijke formatie. De rol ervan in het maatschappelijk leven wordt bepaald door het feit dat de bodem de belangrijkste voedselbron is en 95-97% van de voedselbronnen voor de wereldbevolking levert. Het landoppervlak van de wereld bedraagt ​​129 miljoen km 2 of 86,5% van het landoppervlak. Bouwland en meerjarige aanplantingen als onderdeel van landbouwgrond beslaan ongeveer 15 miljoen km 2 (10% van het land), hooilanden en weilanden - 37,4 miljoen km 2 (25% van het land). De totale bebouwbare geschiktheid van land wordt door verschillende onderzoekers verschillend ingeschat: van 25 tot 32 miljoen km.

Het concept van de bodem als een onafhankelijk natuurlijk lichaam met bijzondere eigenschappen verscheen pas aan het einde van de 19e eeuw, dankzij V.V. Dokuchaev, de grondlegger van de moderne bodemkunde. Hij creëerde de leer van natuurlijke zones, bodemzones en bodemvormingsfactoren.

Bodem is een bijzondere natuurlijke formatie die een aantal eigenschappen heeft die inherent zijn aan de levende en levenloze natuur. De bodem is de omgeving waarin de meeste elementen van de biosfeer op elkaar inwerken: water, lucht, levende organismen. Bodem kan worden gedefinieerd als het product van verwering, reorganisatie en vorming van bovenste lagen aardkorst onder invloed van levende organismen, de atmosfeer en metabolische processen.

De bodem bestaat uit verschillende horizonten (lagen met dezelfde kenmerken), die het resultaat zijn van de complexe interactie van moedergesteenten, klimaat, plantaardige en dierlijke organismen (vooral bacteriën) en terrein. Alle bodems worden gekenmerkt door een afname van het gehalte aan organisch materiaal en levende organismen, van de bovenste bodemhorizonten tot de lagere.

De Al-horizon is donker gekleurd, bevat humus, is verrijkt met mineralen en is van het grootste belang voor biogene processen.

Horizon A 2 is een eluviale laag, meestal askleurig, lichtgrijs of geelachtig grijs.

Horizon B is een eluviale laag, meestal dicht, bruin of bruin van kleur, verrijkt met colloïdaal verspreide mineralen.

Horizon C is het moedergesteente dat is gemodificeerd door bodemvormende processen.

Horizon B is de originele rots.

De oppervlaktehorizon bestaat uit de overblijfselen van vegetatie die de basis vormen van humus, waarvan de overmaat of het tekort de vruchtbaarheid van de bodem bepaalt.

Humus - organisch materiaal dat het meest resistent is tegen ontbinding en daarom blijft bestaan ​​nadat het hoofdproces van ontbinding is voltooid. Geleidelijk aan mineraliseert humus ook anorganische materie. Door humus met de grond te mengen, krijgt deze structuur. De met humus verrijkte laag wordt genoemd akkerbouw, en de onderliggende laag is subareerbaar. De belangrijkste functies van humus komen neer op een reeks complexe metabolische processen waarbij niet alleen stikstof, zuurstof, koolstof en water betrokken zijn, maar ook verschillende minerale zouten die in de bodem aanwezig zijn. Onder de humushorizon bevindt zich een ondergrondse laag die overeenkomt met het uitgeloogde deel van de grond en een horizon die overeenkomt met het moedergesteente.

Bodem bestaat uit drie fasen: vast, vloeibaar en gas. IN vaste fase minerale formaties en verschillende organische stoffen overheersen, waaronder humus of humus, evenals bodemcolloïden van organische, minerale of organo-minerale oorsprong. Vloeibare fase bodem, of bodemoplossing, bestaat uit water waarin organische en minerale verbindingen zijn opgelost, evenals gassen. Gaso tweede fase bodem bestaat uit ‘bodemlucht’, waaronder gassen die watervrije poriën vullen.

Een belangrijk onderdeel van de bodem dat bijdraagt ​​aan veranderingen in de fysisch-chemische eigenschappen ervan is de biomassa, waartoe naast micro-organismen (bacteriën, algen, schimmels, eencellige organismen) ook wormen en geleedpotigen behoren.

Bodemvorming vindt op aarde plaats sinds het ontstaan ​​van leven en is van veel factoren afhankelijk:

Het substraat waarop bodems worden gevormd. Hangt af van de aard van de oudergesteenten fysieke eigenschappen bodems (porositeit, waterhoudend vermogen, losheid, enz.). Ze bepalen het water- en thermische regime, de intensiteit van het mengen van stoffen, mineralogisch en chemische samenstellingen, aanvankelijk gehalte aan voedingsstoffen, bodemtype.

Vegetatie - groene planten (de belangrijkste makers van primaire organische stoffen). Door kooldioxide uit de atmosfeer, water en mineralen uit de bodem op te nemen en lichtenergie te gebruiken, creëren ze organische verbindingen die geschikt zijn voor diervoeding.

Met behulp van dieren, bacteriën en fysische en chemische invloeden valt organisch materiaal uiteen en verandert het in bodemhumus. Asstoffen vullen het minerale deel van de grond. Niet-afgebroken plantenmateriaal creëert gunstige omstandigheden voor de werking van bodemfauna en micro-organismen (stabiele gasuitwisseling, thermische omstandigheden, vochtigheid).

Dierlijke organismen die de functie vervullen van het omzetten van organisch materiaal in de bodem. Saprofagen (regenwormen etc.), die zich voeden met dood organisch materiaal, beïnvloeden het humusgehalte, de dikte van deze horizon en de structuur van de bodem. Onder de landfauna wordt de bodemvorming het meest intensief beïnvloed door alle soorten knaagdieren en herbivoren.

Micro-organismen (bacteriën, eencellige algen, virussen) ontleden complexe organische en minerale stoffen in eenvoudigere stoffen, die later door de micro-organismen zelf en door hogere planten kunnen worden gebruikt.

Sommige groepen micro-organismen zijn betrokken bij de transformatie van koolhydraten en vetten, andere - stikstofverbindingen. Bacteriën die moleculaire stikstof uit de lucht opnemen, worden stikstoffixerende bacteriën genoemd. Dankzij hun activiteit kan stikstof uit de lucht (in de vorm van nitraten) door andere levende organismen worden gebruikt. Bodemmicro-organismen nemen deel aan de vernietiging van toxische stofwisselingsproducten van hogere planten en dieren, en de micro-organismen zelf aan de synthese van vitamines die nodig zijn voor planten en bodemdieren.

Menselijke economische activiteit wordt momenteel een dominante factor in de vernietiging van de bodem, waardoor de vruchtbaarheid ervan wordt verminderd en vergroot. Onder menselijke invloed veranderen de parameters en factoren van bodemvorming: reliëfs, microklimaat, reservoirs worden gecreëerd en landaanwinning wordt uitgevoerd.

De belangrijkste eigenschap van de bodem is vruchtbaarheid. Het heeft te maken met de bodemkwaliteit. Bij de vernietiging van de bodem en de vermindering van hun vruchtbaarheid worden de volgende processen onderscheiden:

Landverdroging is een complex van processen waarbij de vochtigheid van uitgestrekte gebieden wordt verminderd en de daaruit voortvloeiende vermindering van de biologische productiviteit van ecologische systemen. Onder invloed van primitieve landbouw, irrationeel gebruik van weilanden en willekeurig gebruik van technologie op het land, verandert de bodem in woestijnen.

Bodemerosie, de vernietiging van bodems onder invloed van wind, water, technologie en irrigatie. Het gevaarlijkste is watererosie: het wegspoelen van grond door smelt-, regen- en stormwater. Watererosie wordt waargenomen bij een steilheid van al 1-2°. Watererosie wordt bevorderd door de vernietiging van bossen en het ploegen op hellingen.

Winderosie wordt gekenmerkt door windverwijdering van de kleinste delen. Winderosie wordt vergemakkelijkt door de vernietiging van vegetatie in gebieden met onvoldoende vochtigheid, harde wind en voortdurende begrazing.

Technische erosie houdt verband met de vernietiging van grond onder invloed van transport, grondverzetmachines en -apparatuur.

Irrigatie-erosie ontstaat als gevolg van overtreding van de bewateringsregels in de geïrrigeerde landbouw. Verzilting van de bodem houdt vooral verband met deze verstoringen. Momenteel is minstens 50% van het geïrrigeerde land verzilt en zijn miljoenen voorheen vruchtbare gronden verloren gegaan. Een speciale plaats onder de bodem wordt ingenomen door bouwland, dat wil zeggen land dat menselijke voeding levert. Volgens wetenschappers en experts zou er minimaal 0,1 hectare grond moeten worden bewerkt om één persoon te voeden. De groei van het aantal mensen op aarde houdt rechtstreeks verband met het areaal landbouwgrond, dat gestaag afneemt. Zo is in de Russische Federatie de afgelopen 27 jaar het areaal landbouwgrond met 12,9 miljoen hectare afgenomen, waarvan bouwland - met 2,3 miljoen hectare, hooilanden - met 10,6 miljoen hectare. De redenen hiervoor zijn de verstoring en degradatie van de bodembedekking, de toewijzing van land voor de ontwikkeling van steden, dorpen en industriële ondernemingen.

In grote gebieden neemt de bodemproductiviteit af als gevolg van een afname van het humusgehalte, waarvan de reserves in de Russische Federatie de afgelopen twintig jaar met 25-30% zijn afgenomen, en de jaarlijkse verliezen oplopen tot 81,4 miljoen ton. 15 miljard mensen voeden. Zorgvuldige en competente omgang met land is tegenwoordig het meest urgente probleem geworden.

Uit het bovenstaande volgt dat de bodem minerale deeltjes, afval en veel levende organismen omvat, dat wil zeggen dat de bodem een ​​complex ecosysteem is dat de groei van planten garandeert. Bodems zijn een langzaam hernieuwbare hulpbron. Bodemvormingsprocessen verlopen zeer langzaam, met een snelheid van 0,5 tot 2 cm per 100 jaar. De bodemdikte is klein: van 30 cm in de toendra tot 160 cm in westelijke chernozems. Een van de kenmerken van de bodem - natuurlijke vruchtbaarheid - wordt gedurende een zeer lange tijd gevormd en de vernietiging van de vruchtbaarheid vindt plaats in slechts 5-10 jaar. Uit het bovenstaande volgt dat de bodem minder mobiel is vergeleken met andere abiotische componenten van de biosfeer.

Menselijke economische activiteit wordt momenteel een dominante factor in de vernietiging van de bodem, waardoor de vruchtbaarheid ervan wordt verminderd en vergroot.

1.2 Soorten bodemverontreiniging

Onder bodemverontreiniging wordt verstaan ​​een toename van de concentraties van stoffen in de bodem tot boven het maximaal toelaatbare niveau, evenals het voorkomen in de bodem van hoeveelheden van stoffen die ongebruikelijk zijn voor die stoffen en die als schadelijk worden erkend. Er zijn zes graden van bodemverontreiniging (0-5), gebaseerd op een afname van hun productiviteit, de hoeveelheid geproduceerde biomassa, en per type vervuiling zijn er vier klassen van verontreinigende stoffen: fysisch, chemisch, biologisch en radioactief.

Bodemverontreinigingen zijn moeilijk te classificeren; verschillende bronnen verdelen ze anders. Als we de belangrijkste zaken samenvatten en benadrukken, zien we het volgende beeld van bodemverontreiniging:

1) Afval, emissies, stortplaatsen, slib. Deze groep omvat gemengde vervuiling van verschillende typen, waaronder zowel vaste als vloeibare stoffen, niet al te schadelijk voor het menselijk lichaam, maar ze verstoppen het bodemoppervlak, waardoor het moeilijk wordt voor planten om in dit gebied te groeien.

2) Zware metalen. Dit soort vervuiling vormt al een aanzienlijk gevaar voor mensen en andere levende organismen, omdat zware metalen vaak een hoge toxiciteit hebben en zich in het lichaam kunnen ophopen. De meest voorkomende autobrandstof - benzine - bevat een zeer giftige verbinding: tetraethyllood, dat het zware metaal lood bevat, dat in de bodem terechtkomt. Andere zware metalen waarvan de verbindingen de bodem vervuilen, zijn onder meer Cd (cadmium), Cu (koper), Cr (chroom), Ni (nikkel), Co (kobalt), Hg (kwik), As (arseen), Mn (mangaan).

3) Pesticiden. Deze chemicaliën worden nu op grote schaal gebruikt als ongediertebestrijdingsmiddelen voor gewassen en kunnen daarom in aanzienlijke hoeveelheden in de bodem aanwezig zijn. Wat betreft hun gevaar voor dieren en mensen staan ​​ze dicht bij de vorige groep. Het is om deze reden dat het gebruik van het medicijn DDT (dichloor-difenyl-trichloormethylmethaan) verboden is. Dit medicijn is niet alleen een zeer giftige stof, maar heeft ook een aanzienlijke chemische resistentie, die tientallen (!) jaren lang niet ontleedt. Sporen van DDT zijn zelfs op Antarctica door onderzoekers gevonden! Pesticiden hebben een schadelijk effect op de bodemmicroflora: bacteriën, actinomyceten, schimmels, algen.

4) Mycotoxinen. Deze verontreinigende stoffen zijn niet antropogeen, omdat ze door sommige schimmels vrijkomen. Wat betreft hun schadelijkheid voor het lichaam zijn ze echter vergelijkbaar met de genoemde bodemverontreinigende stoffen.

5) Radioactieve stoffen. Radioactieve verbindingen onderscheiden zich enigszins door hun gevaar, vooral omdat ze qua chemische eigenschappen praktisch niet verschillen van soortgelijke niet-radioactieve elementen en gemakkelijk doordringen in alle levende organismen en zich integreren in voedselketens. Van de radioactieve isotopen kunnen we als voorbeeld een van de gevaarlijkste noemen: 90Sr (strontium-90). Deze radioactieve isotoop heeft een hoge opbrengst bij kernsplijting (2 - 8%), een lange halfwaardetijd (28,4 jaar), chemische affiniteit voor calcium en daardoor het vermogen om te worden afgezet in botweefsel dieren en mensen, relatief hoge mobiliteit in de bodem. De combinatie van bovengenoemde eigenschappen maakt het tot een zeer gevaarlijke radionuclide. 137Cs (cesium-137), 144Ce (cerium-144) en 36Cl (chloor-36) zijn ook gevaarlijke radioactieve isotopen.

Desondanks zijn er natuurlijke bronnen besmetting door radioactieve verbindingen, maar het merendeel van de meest actieve isotopen met een korte halfwaardetijd komt via antropogene middelen in het milieu terecht: tijdens de productie en het testen van kernwapens, van kerncentrales, vooral in de vorm van afval en bij ongevallen, tijdens de productie en het gebruik van apparaten die radioactieve isotopen bevatten, enz. enz.

2. Prioritaire stoffen – Bodemverontreinigende stoffen en methoden voor de beheersing van bodemverontreiniging

2.1 Concept en soorten prioritaire stoffen – bodemverontreinigende stoffen

Een prioritair onderdeel van bodemverontreiniging is een stof of biologisch agens dat als eerste moet worden gecontroleerd.

De lijst met prioritaire stoffen - bodemverontreinigende stoffen wordt gegeven in de methodologische instructies MU 2.1.7.730-99 nr. MU 2.1.7.730-99. Dit document vormt een regelgevende en methodologische basis voor de implementatie van staatssanitair en epidemiologisch toezicht op sanitaire toestand bodems van bevolkte gebieden, landbouwgronden, vakantieoorden en individuele instellingen. Het gevaar van bodemverontreiniging wordt bepaald door de mate van de mogelijke negatieve impact ervan op de contactmedia (water, lucht), etenswaren en direct of indirect op de mens, maar ook op de biologische activiteit van de bodem en zelfzuiveringsprocessen.

Er wordt rekening gehouden met de resultaten van bodemonderzoek bij het bepalen en voorspellen van de mate van gevaar voor de gezondheid en de levensomstandigheden van de bevolking in bevolkte gebieden, het ontwikkelen van maatregelen voor het terugwinnen ervan, het voorkomen van besmettelijke en niet-besmettelijke ziekten, districtsplanningsplannen, technische oplossingen voor het herstel en de bescherming van stroomgebiedgebieden, bij het bepalen van de prioriteit van herstelactiviteiten in het kader van alomvattende milieuprogramma's en het beoordelen van de effectiviteit van herstel- en sanitair-ecologische maatregelen en voortdurende sanitaire controle van objecten die direct of indirect invloed hebben op het milieu van de bevolkt gebied.

Het gebruik van uniforme methodologische benaderingen zal helpen bij het verkrijgen van vergelijkbare gegevens bij het beoordelen van de niveaus van bodemverontreiniging.

Gevarenbeoordeling van verontreinigde grond nederzettingen bepaald:

1) epidemische betekenis;

2) zijn rol als bron van secundaire vervuiling van de grondlaag atmosferische lucht en in direct contact met een persoon.

De sanitaire kenmerken van de bodem in bevolkte gebieden zijn gebaseerd op laboratorium-sanitair-chemische, sanitair-bacteriologische, sanitair-helminthologische, sanitair-entomologische indicatoren.

De prioriteitsbepaling van verontreinigingscomponenten wordt uitgevoerd in overeenstemming met de lijst met maximaal toelaatbare concentraties en maximaal toelaatbare concentraties van chemische stoffen in de bodem en hun gevarenklasse in overeenstemming met GOST 17.4.1.02-83 “Natuurbehoud. De grond" . Classificatie van chemicaliën voor verontreinigingsbeheersing (Tabel 1.)

Tabel 1. Classificatie van chemicaliën voor verontreinigingsbeheersing

De maximaal toegestane concentratie (MAC) van een chemische stof in de bodem bedraagt complexe indicator gehalte aan chemicaliën in de bodem dat onschadelijk is voor de mens, omdat De criteria die bij de onderbouwing worden gebruikt, weerspiegelen de mogelijke manieren waarop de verontreinigende stof wordt blootgesteld aan contactmedia, de biologische activiteit van de bodem en de processen van zelfzuivering.

De rechtvaardiging voor de maximaal toelaatbare concentraties van chemicaliën in de bodem is gebaseerd op 4 hoofdindicatoren voor schadelijkheid, experimenteel vastgesteld:

Translocatie, karakteriseren van de overgang van een stof van bodem naar plant,

Migratiewater karakteriseert het vermogen van een stof om van de bodem naar grondwater en waterbronnen over te brengen,

De migratieluchtgevarenindicator karakteriseert de overgang van een stof van de bodem naar de atmosferische lucht.

De algemeen sanitaire indicator van schadelijkheid karakteriseert de invloed van een verontreinigende stof op het zelfreinigend vermogen van de bodem en zijn biologische activiteit. In dit geval wordt elk van de blootstellingsroutes kwantitatief beoordeeld, met onderbouwing van het toegestane niveau van de stofinhoud voor elke gevarenindicator. Het laagste gerechtvaardigde inhoudsniveau is beperkend en wordt beschouwd als het MPC.

Belangrijkste prioriteit ( verplicht voor alle onderwerpen van de Russische Federatie) indicatoren zijn kwik, lood, cadmium, zink, arseen;

Aanvullend (voor gebieden met een ontwikkelde industrie, voor het uitvoeren van een uitgebreide hygiënische beoordeling in bepaalde gebieden) zijn nikkel, koper, chroom, mangaan, kobalt; vanadium, benz(a)pyreen, fluor.

Bronnen van prioritaire bodemverontreinigende stoffen kunnen worden weergegeven in Tabel 2.

Tabel 2. Mogelijke toegang van metalen tot de biosfeer bij uitputting van betrouwbare voorraden ertsen, steenkool, turf, miljoen ton

2.2 Kenmerken van prioritaire stoffen – bodemverontreinigende stoffen

De toenemende aandacht voor milieubescherming heeft bijzondere belangstelling gewekt voor de impact van zware metalen op de bodem, die in de eerste plaats als prioritaire stoffen worden beschouwd: bodemverontreinigende stoffen.

Vanuit historisch oogpunt ontstond de belangstelling voor dit probleem bij de studie van de bodemvruchtbaarheid, aangezien elementen als ijzer, mangaan, koper, zink, molybdeen en mogelijk kobalt erg belangrijk zijn voor het plantenleven en dus voor dieren en mensen.

Ze worden ook wel micro-elementen genoemd, omdat planten ze in kleine hoeveelheden nodig hebben. De groep micro-elementen omvat ook metalen, waarvan het gehalte in de bodem vrij hoog is, bijvoorbeeld ijzer, dat deel uitmaakt van de meeste bodems en op de vierde plaats staat in de samenstelling van de aardkorst (5%), na zuurstof (46,6%). , silicium (27,7%) en aluminium (8,1%).

Alle sporenelementen kunnen hebben slechte invloed op planten als de concentratie van hun beschikbare vormen bepaalde grenzen overschrijdt. Sommige zware metalen, zoals kwik, lood en cadmium, die blijkbaar niet erg belangrijk zijn voor planten en dieren, zijn gevaarlijk voor de menselijke gezondheid, zelfs als ze lage concentraties.

Uitlaatgassen Voertuig, verwijdering naar het veld of afvalwaterzuiveringsinstallatie, irrigatie afvalwater, afval, residuen en emissies tijdens de exploitatie van mijnen en industriële locaties, de introductie van fosfor en organische meststoffen, gebruik van pesticiden, enz. Dit heeft geleid tot een toename van de concentraties zware metalen in de bodem.

Zolang zware metalen er maar stevig aan gebonden zijn componenten bodems en moeilijk toegankelijk zijn, zullen de negatieve gevolgen voor de bodem en het milieu onbeduidend zijn. Als de bodemomstandigheden het echter mogelijk maken dat zware metalen in de bodemoplossing terechtkomen, bestaat er een direct gevaar voor bodemverontreiniging en bestaat de mogelijkheid dat ze in planten binnendringen, evenals in het lichaam van mensen en dieren die deze planten consumeren. Bovendien kunnen zware metalen verontreinigende stoffen in planten en waterlichamen veroorzaken als gevolg van het gebruik van zuiveringsslib. Het gevaar voor bodem- en plantverontreiniging is afhankelijk van: het type plant; vormen van chemische verbindingen in de bodem; de aanwezigheid van elementen die de invloed van zware metalen tegengaan en stoffen die daarmee complexe verbindingen vormen; uit adsorptie- en desorptieprocessen; de hoeveelheid beschikbare vormen van deze metalen in de bodem en bodem- en klimatologische omstandigheden. Bijgevolg hangt de negatieve impact van zware metalen hoofdzakelijk af van hun mobiliteit, dat wil zeggen: oplosbaarheid.

Zware metalen worden voornamelijk gekenmerkt door variabele valentie, lage oplosbaarheid van hun hydroxiden, hoog vermogen om complexe verbindingen te vormen en, uiteraard, kationisch vermogen.

Factoren die bijdragen aan het vasthouden van zware metalen door de bodem zijn onder meer: ​​uitwisselingsadsorptie van het oppervlak van klei en humus, de vorming van complexe verbindingen met humus, oppervlakteadsorptie en occlusie (oplossend of absorberend vermogen van gassen door gesmolten of harde metalen) gehydrateerde oxiden van aluminium, ijzer, mangaan, enz., evenals de vorming van onoplosbare verbindingen, vooral tijdens reductie.

Zware metalen in bodemoplossingen worden zowel in ionische als gebonden vormen aangetroffen, die zich in een zeker evenwicht bevinden (Fig. 1).

In de figuur zijn Lr oplosbare liganden, dit zijn organische zuren met een laag molecuulgewicht, en zijn Ln onoplosbaar. De reactie van metalen (M) met humusstoffen omvat gedeeltelijk ionenuitwisseling.

Uiteraard kunnen er ook andere vormen van metalen in de bodem aanwezig zijn die niet direct aan dit evenwicht deelnemen, bijvoorbeeld metalen uit het kristalrooster van primaire en secundaire mineralen, maar ook metalen uit levende organismen en hun dode resten.

Het waarnemen van veranderingen in zware metalen in de bodem is onmogelijk zonder kennis van de factoren die hun mobiliteit bepalen. De retentiebewegingsprocessen die het gedrag van zware metalen in de bodem bepalen, verschillen niet veel van de processen die het gedrag van andere kationen bepalen. Hoewel zware metalen soms in lage concentraties in de bodem worden aangetroffen, vormen ze stabiele complexen met organische verbindingen en gaan ze gemakkelijker specifieke adsorptiereacties aan dan alkali- en aardalkalimetalen.

Migratie van zware metalen in de bodem kan plaatsvinden in vloeistof en suspensie met behulp van plantenwortels of bodemmicro-organismen. Migratie van oplosbare verbindingen vindt plaats samen met de bodemoplossing (diffusie) of door beweging van de vloeistof zelf. Het uitlogen van klei en organisch materiaal leidt tot de migratie van alle bijbehorende metalen. De migratie van vluchtige stoffen in gasvormige vorm, zoals dimethylkwik, is willekeurig en deze bewegingswijze is niet bijzonder belangrijk. Migratie in de vaste fase en penetratie in het kristalrooster is meer een bindend mechanisme dan beweging.

Zware metalen kunnen worden geïntroduceerd of geadsorbeerd door micro-organismen, die op hun beurt kunnen deelnemen aan de migratie van de overeenkomstige metalen.

Regenwormen en andere organismen kunnen de migratie van zware metalen via mechanische of biologische middelen vergemakkelijken door de grond in beroering te brengen of metalen in hun weefsels op te nemen.

Van alle soorten migratie is de migratie in de vloeibare fase de belangrijkste, omdat de meeste metalen in oplosbare vorm of in de vorm van een waterige suspensie de bodem binnenkomen en vrijwel alle interacties tussen zware metalen en vloeibare bestanddelen van de bodem plaatsvinden op de grens. van de vloeibare en vaste fasen.

Zware metalen in de bodem komen via de trofische keten planten binnen en worden vervolgens door dieren en mensen geconsumeerd. Verschillende biologische barrières nemen deel aan de cyclus van zware metalen, wat resulteert in selectieve bioaccumulatie die levende organismen beschermt tegen een teveel aan deze elementen. De activiteit van biologische barrières is echter beperkt en zware metalen zijn meestal geconcentreerd in de bodem. De weerstand van bodems tegen verontreiniging daardoor varieert afhankelijk van de buffercapaciteit.

Bodems met respectievelijk een hoog adsorptievermogen en een hoog gehalte aan klei en organisch materiaal kunnen deze elementen vasthouden, vooral in de hogere horizonten. Dit is typisch voor carbonaatbodems en bodems met een neutrale reactie. In deze bodems is de hoeveelheid giftige stoffen die in het grondwater kan worden gespoeld en door planten kan worden opgenomen veel kleiner dan in zandige, zure bodems. Er bestaat echter een groot risico dat de concentratie van elementen tot toxische niveaus stijgt, wat een onbalans veroorzaakt in de fysische, chemische en chemische processen biologische processen in de grond. Zware metalen die worden vastgehouden door de organische en colloïdale delen van de bodem beperken de biologische activiteit aanzienlijk en remmen de ytrificatieprocessen, die belangrijk voor de bodemvruchtbaarheid.

Zandgronden, die net als zure gronden worden gekenmerkt door een laag absorptievermogen, houden zware metalen zeer zwak vast, met uitzondering van molybdeen en selenium. Daarom worden ze gemakkelijk door planten geabsorbeerd en sommige ervan hebben, zelfs in zeer kleine concentraties, toxische effecten.

Het zinkgehalte in de bodem varieert van 10 tot 800 mg/kg, hoewel het meestal 30-50 mg/kg bedraagt. De ophoping van overtollige hoeveelheden zink heeft een negatief effect op de meeste bodemprocessen: het veroorzaakt veranderingen in de fysische en fysisch-chemische eigenschappen van de bodem en vermindert de biologische activiteit. Zink onderdrukt de vitale activiteit van micro-organismen, waardoor de vormingsprocessen van organisch materiaal in de bodem worden verstoord. Een teveel aan zink in de bodem maakt het moeilijk om de afbraak van cellulose, de ademhaling en de werking van urease te fermenteren.

Zware metalen, die vanuit de bodem in planten terechtkomen en via voedselketens worden overgedragen, hebben een giftig effect op planten, dieren en mensen.

Onder de meest giftige elementen moet allereerst kwik worden genoemd, dat het grootste gevaar met zich meebrengt in de vorm van een zeer giftige verbinding: methylkwik. Kwik komt in de atmosfeer terecht wanneer steenkool wordt verbrand en wanneer water uit vervuilde waterlichamen verdampt. Het kan met luchtmassa's worden getransporteerd en in bepaalde gebieden op de bodem worden afgezet. Studies hebben aangetoond dat kwik goed wordt geabsorbeerd in de bovenste centimeters van de humusaccumulerende horizon van verschillende soorten bodems met een leemachtige mechanische samenstelling. De migratie ervan langs het profiel en de uitspoeling buiten het bodemprofiel zijn in dergelijke bodems onbeduidend. In bodems met een lichte mechanische samenstelling, die zuur en arm aan humus zijn, worden de processen van kwikmigratie echter intenser. In dergelijke bodems vindt ook het verdampingsproces van organische kwikverbindingen, die vluchtige eigenschappen hebben, plaats.

Wanneer kwik werd toegevoegd aan zand-, klei- en veengronden met een snelheid van 200 en 100 kg/ha, werd de oogst op zandgrond volledig vernietigd, ongeacht de mate van kalkafzetting. Op veengrond is de opbrengst afgenomen. Op kleigrond trad alleen bij een lage dosering kalk een opbrengstdaling op.

Lood kan ook worden overgedragen via voedselketens en kan zich ophopen in de weefsels van planten, dieren en mensen. Een dosis lood gelijk aan 100 mg/kg drooggewicht voer wordt als dodelijk voor dieren beschouwd.

Loodstof nestelt zich op het bodemoppervlak, wordt geadsorbeerd door organische stoffen, beweegt zich met bodemoplossingen langs het profiel, maar wordt in kleine hoeveelheden buiten het bodemprofiel getransporteerd.

Dankzij migratieprocessen in omstandigheden zure omgeving Technogene loodafwijkingen worden gevormd in bodems met een lengte van 100 m. Lood uit de bodem komt planten binnen en hoopt zich daarin op. In tarwe- en gerstkorrels is de hoeveelheid 5-8 keer hoger dan het achtergrondgehalte, in toppen en aardappelen - meer dan 20 keer, in knollen - meer dan 26 keer.

Cadmium hoopt zich, net als vanadium en zink, op in de humuslaag van de bodem. De aard van de verspreiding ervan in het bodemprofiel en landschap heeft blijkbaar veel gemeen met andere metalen, in het bijzonder met de aard van de verspreiding van lood.

Cadmium zit echter minder stevig in het bodemprofiel dan lood. Maximale adsorptie van cadmium is kenmerkend voor neutrale en alkalische bodems met een hoog humusgehalte en een hoog absorptievermogen. Het gehalte ervan in podzolische bodems kan variëren van honderdsten tot 1 mg/kg, in chernozems - tot 15-30, en in rode bodems - tot 60 mg/kg.

Veel ongewervelde bodemdieren concentreren cadmium in hun lichaam. Cadmium wordt 10-15 keer actiever opgenomen door regenwormen, pissebedden en slakken dan lood en zink. Cadmium is giftig voor landbouwgewassen, en zelfs als hoge concentraties cadmium geen merkbaar effect hebben op de opbrengst van landbouwgewassen, heeft de toxiciteit ervan invloed op de kwaliteit van producten, aangezien het cadmiumgehalte in planten toeneemt.

Arseen komt in de bodem terecht met de producten van de verbranding van steenkool, met afval van de metallurgische industrie en van fabrieken voor de productie van kunstmest. Arseen wordt het meest stevig vastgehouden in de nieren actieve vormen ijzer, aluminium, calcium. De toxiciteit van arseen in de bodem is bij iedereen bekend. Bodemverontreiniging met arseen veroorzaakt bijvoorbeeld de dood van regenwormen. Het achtergrondgehalte van arseen in de bodem bedraagt ​​honderdsten van een milligram per kilogram grond.

Fluor en zijn verbindingen worden gevonden brede toepassing in de nucleaire, olie-, chemische en andere soorten industrie. Het komt in de bodem terecht met emissies van metallurgische bedrijven, met name aluminiumsmelterijen, en ook als mengsel bij de toepassing van superfosfaat en enkele andere insecticiden.

Door de bodem te vervuilen veroorzaakt fluor een daling van de opbrengst, niet alleen vanwege het directe toxische effect, maar ook door het veranderen van de verhouding voedingsstoffen in de grond. De grootste adsorptie van fluor vindt plaats in bodems met een goed ontwikkeld bodemabsorptiecomplex. Oplosbare fluorideverbindingen bewegen zich langs het bodemprofiel met de neerwaartse stroom van bodemoplossingen en kunnen in het grondwater terechtkomen. Bodemverontreiniging met fluorideverbindingen vernietigt de bodemstructuur en vermindert de doorlaatbaarheid van de bodem.

Zink en koper zijn minder giftig dan de bovengenoemde zware metalen, maar hun overmatige hoeveelheden in afval van de metallurgische industrie vervuilen de bodem en hebben een deprimerend effect op de groei van micro-organismen, waardoor enzymatische activiteit bodems, vermindert de plantopbrengst.

Opgemerkt moet worden dat de toxiciteit van zware metalen toeneemt als ze samen inwerken op levende organismen in de bodem. De gecombineerde werking van zink en cadmium heeft een meerdere malen sterker remmend effect op micro-organismen dan bij dezelfde concentratie van elk element afzonderlijk.

Omdat zware metalen gewoonlijk in verschillende combinaties worden aangetroffen, zowel in brandstofverbrandingsproducten als in emissies van de metallurgische industrie, is hun effect op de natuur rondom bronnen van vervuiling sterker dan verwacht op basis van de concentratie van individuele elementen.

In de buurt van bedrijven worden de natuurlijke fytocenoses van bedrijven uniformer in soortensamenstelling, omdat veel soorten niet bestand zijn tegen verhoogde concentraties zware metalen in de bodem. Het aantal soorten kan worden teruggebracht tot 2-3, en soms tot de vorming van monocenoses.

In bosfytocenoses zijn korstmossen en mossen de eersten die reageren op vervuiling. De boomlaag is het meest stabiel. Langdurige of hoge intensiteitsblootstelling veroorzaakt daarin echter droogbestendige verschijnselen.

2.3 Methoden voor het beheersen van bodemverontreiniging

Er wordt detectie van bodemverontreiniging met zware metalen uitgevoerd directe methoden voor bodembemonstering in de studiegebieden en hun chemische analyse voor het gehalte aan zware metalen. Het is ook effectief om voor deze doeleinden een aantal indirecte methoden te gebruiken: visuele beoordeling van de staat van fytogenese, analyse van de verspreiding en het gedrag van indicatorsoorten onder planten, ongewervelde dieren en micro-organismen.

Om ruimtelijke patronen in de manifestatie van bodemverontreiniging te identificeren, gebruiken ze vergelijkende geografische methode methoden voor het in kaart brengen van de structurele componenten van biogeocenosen, inclusief bodems. Dergelijke kaarten registreren niet alleen de mate van bodemverontreiniging met zware metalen en de daarmee samenhangende veranderingen in de bodembedekking, maar maken het ook mogelijk veranderingen in de toestand van de natuurlijke omgeving te voorspellen.

De afstand tot de bron van vervuiling om een ​​halo van vervuiling te identificeren kan sterk variëren en kan, afhankelijk van de intensiteit van de vervuiling en de kracht van de heersende wind, variëren van honderden meters tot tientallen kilometers.

In de VS werden sensoren geïnstalleerd aan boord van de ERTS-1-bronnensatelliet om de omvang van de schade aan Weymouth-den door zwaveldioxide en aan de bodem door zink te bepalen. De bron van de vervuiling was een zinksmelter die dagelijks 6,3 tot 9 ton zink in de atmosfeer uitstootte. Er is een zinkconcentratie van 80.000 µg/g geregistreerd oppervlaktelaag grond binnen een straal van 800 m van de installatie. De vegetatie rond de plant stierf binnen een straal van 468 hectare. De moeilijkheid van het gebruik van de externe methode ligt in de integratie van materialen, de noodzaak om de ontvangen informatie uit de serie te ontcijferen controle testen in gebieden met specifieke vervuiling.

Het detecteren van toxische niveaus van zware metalen is niet eenvoudig. Voor bodems met verschillende mechanische samenstellingen en organische stofgehalten zal dit niveau anders zijn. Momenteel hebben medewerkers van hygiëne-instituten pogingen ondernomen om de maximaal toegestane concentraties metalen in de bodem te bepalen. Als proefplanten worden gerst, haver en aardappelen aanbevolen. Er werd rekening gehouden met een toxisch niveau als de opbrengst met 5-10% daalde. De voorgestelde maximaal toelaatbare concentraties voor kwik zijn 25 mg/kg, voor arseen 12-15 en voor cadmium 20 mg/kg. Er zijn enkele schadelijke concentraties van een aantal zware metalen in planten vastgesteld (g/miljoen): lood - 10, kwik - 0,04, chroom - 2, cadmium - 3, zink en mangaan - 300, koper - 150, kobalt - 5, molybdeen en nikkel – 3, vanadium – 2.

Het beschermen van de bodem tegen vervuiling door zware metalen is gebaseerd op het verbeteren van de productie. Om bijvoorbeeld 1 ton chloor te produceren, gebruikt de ene technologie 45 kg kwik en de andere 14-18 kg. In de toekomst wordt het mogelijk geacht deze waarde terug te brengen tot 0,1 kg.

De nieuwe strategie voor het beschermen van de bodem tegen vervuiling door zware metalen omvat ook het creëren van gesloten technologische systemen, in de organisatie van een afvalvrije productie.

Ook afval uit de chemische en machinebouwindustrie vertegenwoordigt waardevolle secundaire grondstoffen. Afval van technische bedrijven is dus dankzij fosfor een waardevolle grondstof voor de landbouw.

Momenteel is het de taak om verplicht alle mogelijkheden voor recycling van elk type afval te controleren voordat het wordt begraven of vernietigd.

Bij atmosferische verontreiniging van de bodem met zware metalen, wanneer deze in grote hoeveelheden geconcentreerd zijn, maar wel in de bovenste centimeters van de bodem, is het mogelijk deze bodemlaag te verwijderen en in te graven.

Onlangs zijn er een aantal chemicaliën aanbevolen die zware metalen in de bodem kunnen inactiveren of hun toxiciteit kunnen verminderen. In Duitsland is het gebruik voorgesteld van ionenuitwisselingsharsen die chelaatverbindingen vormen met zware metalen. Ze worden gebruikt in zuur- en zoutvormen of in een mengsel van beide vormen.

In Japan, Frankrijk, Duitsland en Groot-Brittannië patenteerde een van de Japanse bedrijven een methode om zware metalen te fixeren met mercapto-8-triazine. Bij gebruik van dit medicijn worden cadmium, lood, koper, kwik en nikkel stevig in de grond gefixeerd in de vorm van onoplosbare en ontoegankelijke vormen voor planten.

Bodembekalking vermindert de zuurgraad van meststoffen en de oplosbaarheid van lood, cadmium, arseen en zink. Hun opname door planten neemt sterk af. Kobalt, nikkel, koper en mangaan hebben in een neutrale of licht alkalische omgeving ook geen invloed giftig effect op planten.

Organische meststoffen adsorberen en behouden, net als organisch materiaal in de bodem, de meeste zware metalen in geabsorbeerde toestand. De toepassing van organische meststoffen in hoge doses, het gebruik van groenbemesters, vogelpoep en rijststromeel verminderen het gehalte aan cadmium en fluor in planten, evenals de toxiciteit van chroom en andere zware metalen.

Het optimaliseren van de minerale voeding van planten door het reguleren van de samenstelling en dosering van meststoffen vermindert ook de toxische werking van individuele elementen. In Engeland werd in bodems die verontreinigd waren met lood, arseen en koper de vertraging in de opkomst van zaailingen geëlimineerd door de toepassing van minerale stikstofmeststoffen. De toevoeging van verhoogde doses fosfor verminderde de toxische effecten van lood, koper, zink en cadmium. Door een alkalische reactie van de omgeving in ondergelopen rijstvelden leidde de toepassing van fosformeststoffen tot de vorming van cadmiumfosfaat, onoplosbaar en moeilijk toegankelijk voor planten.

Het is echter bekend dat het toxiciteitsniveau van zware metalen niet hetzelfde is verschillende soorten planten. Daarom moet de verwijdering van de toxiciteit van zware metalen door het optimaliseren van minerale voeding gedifferentieerd worden, niet alleen rekening houdend met de bodemgesteldheid, maar ook met het type en de variëteit van de planten.

Onder de natuurlijke planten en landbouwgewassen zijn een aantal soorten en variëteiten geïdentificeerd die resistent zijn tegen vervuiling door zware metalen. Deze omvatten katoen, bieten en sommige peulvruchten. Het geheel van preventieve maatregelen en maatregelen om bodemverontreiniging met zware metalen te elimineren, maakt het mogelijk bodems en planten te beschermen tegen hun toxische effecten.

Een van de belangrijkste voorwaarden voor het beschermen van de bodem tegen verontreiniging door biociden is de creatie en het gebruik van minder toxische en minder persistente verbindingen en de introductie ervan in de bodem, en het verminderen van de doses waarmee ze in de bodem worden aangebracht. Er zijn verschillende manieren om de dosis biociden te verminderen zonder de efficiëntie van de teelt te verminderen:

· combinatie van pesticidengebruik met andere methoden. Geïntegreerde methode voor ongediertebestrijding - agrotechnisch, biologisch, chemisch, enz. Tegelijkertijd is het niet de taak om te vernietigen hele uitzicht volledig, maar om de cultuur op betrouwbare wijze te beschermen. Oekraïense wetenschappers gebruiken een microbiologisch preparaat in combinatie met kleine doses pesticiden, die het lichaam van de plaag verzwakken en vatbaarder maken voor ziekten;

· gebruik van veelbelovende vormen van pesticiden. Het gebruik van nieuwe vormen van pesticiden kan de consumptie aanzienlijk terugdringen werkzame stof en ongewenste gevolgen, waaronder bodemverontreiniging, tot een minimum beperken;

· het gebruik van toxische stoffen afwisselen met verschillende werkingsmechanismen. Deze methode van introductie van chemische bestrijdingsmiddelen voorkomt het ontstaan ​​van resistente vormen van ongedierte. Voor de meeste gewassen worden 2-3 geneesmiddelen met een verschillend werkingsspectrum aanbevolen.

Wanneer de bodem met pesticiden wordt behandeld, bereikt slechts een klein deel daarvan de plaatsen waar planten en dieren giftig zijn. De rest hoopt zich op op het bodemoppervlak. De mate van bodemverontreiniging is afhankelijk van vele redenen en vooral van de persistentie van het biocide zelf. Biocidepersistentie verwijst naar het vermogen van een giftige stof om weerstand te bieden aan de ontbindende effecten van fysische, chemische en biologische processen. Het belangrijkste criterium voor een ontgifter is de volledige afbraak van de giftige stof in niet-giftige componenten.

Biodiagnostiek van technogene bodemverontreiniging De hoge gevoeligheid van de bodem voor eventuele negatieve en positieve effecten maakt het gebruik van biologische indicatoren als biomonitoringparameters mogelijk.

Biologische activiteit is een afgeleide van een combinatie van abiotische, biotische en antropogene factoren van bodemvorming. In de bodem worden dierentuin- en microbiocenoses gecombineerd tot één systeem met de producten van hun vitale activiteit - extracellulaire en intracellulaire enzymen, evenals met abiotische componenten van de bodem.

De belangrijkste bepalingen van de voorgestelde methodologie zijn als volgt:

· gelijktijdige studie van indicatoren voor biologische bodemactiviteit;

· identificatie van de meest informatieve ecologische en biologische indicatoren en een mogelijke integrale indicator van de ecologische toestand van de bodem;

· rekening houden met de ruimtelijke en temporele variabiliteit van de biologische eigenschappen van de bodem;

· gebruik van vergelijkende geografische en profielgenetische benaderingen om de bodemgesteldheid te beoordelen.

Het onderzoek naar de toestand van aangetaste bodems zal het meest volledig zijn als het volgende wordt vastgesteld:

Directe indicatoren van vervuiling met zware metalen en aardolieproducten (brutogehalte aan zware metalen, gehalte aan hun mobiele vormen, gehalte aan aardolieproducten, dikte van de verontreinigde laag);

Indicatoren van weerstand tegen vervuiling door zware metalen en aardolieproducten (kationenuitwisselingscapaciteit, mate van baseverzadiging, humusgehalte, omgevingsreactie);

Biologische indicatoren van veranderingen in bodemeigenschappen onder invloed van metaalverontreinigende stoffen en aardolieproducten (activiteit van bodemenzymen, bijvoorbeeld invertase, catalase, intensiteit van de afgifte van kooldioxide, vermogen tot afbraak van cellulose, totaal aantal bodemmicro-organismen, structuur van microbiële cenose, enz. .).

Voor praktische doeleinden is het bepalen van de gehele set indicatoren zeer arbeidsintensief en vereist dure apparatuur. Het is passender om indicatoren vast te stellen die op objectieve wijze het niveau en de gevolgen van de vervuiling weerspiegelen.

Algemene patronen van veranderingen in bodemeigenschappen naarmate het gehalte aan verontreinigende stoffen toeneemt, kunnen alleen op basis van experimentele materialen worden geformuleerd. Als resultaat van vele jaren onderzoek zijn de meest informatieve indicatoren van bodembiologische activiteit voor biodiagnostiek en biomonitoring vastgesteld. Deze omvatten in de eerste plaats biochemische indicatoren, omdat deze beter correleren met het vervuilingsniveau en minder variatie in ruimte en tijd kennen in vergelijking met microbiologische indicatoren. Van de onderzochte soorten wordt aanbevolen om enzymatische activiteit te gebruiken: katalase-activiteit, een van de indicatoren voor het stabiliseren van de bodemgesteldheid. De verandering ervan hangt samen met verontreiniging en buffercapaciteit van de bodem (Fig. 1).

Bij milde verontreiniging worden redoxprocessen gestimuleerd.

In de uitgevoerde onderzoeken was de katalase-activiteit maximaal bij een Zc-coëfficiënt van de concentratie van verontreinigende stoffen gelijk aan 2 – 8; bij Zc = 32 of meer manifesteerde deze zich praktisch niet.

Bij een Zc-coëfficiënt van 2 – 8 is het vervuilingsniveau acceptabel, bij 8 – 32 – gemiddeld, bij 32 – 64 – hoog, bij Zc > 64 – zeer hoog.

Van alle onderzochte enzymen is catalase het meest gevoelig, zodat de activiteit ervan kan worden gebruikt als criterium voor het beoordelen van het herstel van bodemfuncties.

Er werd vastgesteld dat de meest informatieve indicator van de ecologische toestand van technogeen verontreinigde bodems de integrale indicator van de biologische toestand (IBS) is. Bij het berekenen van de IPBS wordt de maximale waarde van elke indicator in de steekproef genomen als 100% en in verhouding daarmee wordt de waarde van dezelfde indicator in andere monsters uitgedrukt als een percentage, dat wil zeggen een relatieve indicator

B 1 = B / Bmax ´ 100%,

waarbij B de waarde is van de indicator in de steekproef; B max – maximale waarde van de indicator.

Vervolgens wordt de gemiddelde waarde van de indicator bepaald

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

waarbij n het aantal indicatoren is.

De integrale indicator van biologische activiteit wordt berekend met behulp van de formule

IPBS = (B gemiddelde / B gemiddelde max)´ 100%,

Tijdens de diagnostiek wordt de waarde van elke indicator in niet-verontreinigde grond op 100% gesteld.

De integrale indicator van de biologische toestand van de bodem voor alle vervuilingsniveaus is rechtstreeks afhankelijk van het gehalte aan zware metalen daarin (Fig. 2).

Het is raadzaam om de invloed van de mate van vervuiling op biologische processen in de bodem te bepalen door de afwijking van de activiteit van extracellulaire biologische processen van controle volgens ecotoxicologische normen:<10% - мало опасный, 25 – 50 – опасный и >50% - heel erg gevaarlijk niveau invloed.

Verschillende grondsoorten met dezelfde aard en mate van vervuiling vertonen een verschillende stabiliteit. Voor grijze bosgrond is het gemiddelde vervuilingsniveau al zeer gevaarlijk; in dit geval is herstel van biocenotische functies moeilijk of bijna onmogelijk. In uitgeloogde chernozem treedt een reductie van IPBS met 50% alleen op bij een hoog vervuilingsniveau.

De resultaten van biomonitoring van technogene verontreinigde bodems kunnen op grote schaal worden gebruikt bij het beoordelen van de impact op het milieu, het milieureguleren van bodemverontreiniging, het voorspellen gevolgen voor het milieu elk economische activiteit in dit gebied het uitvoeren van milieubeoordelingen, audits en certificering van ondernemingen.

Naast de bovenstaande methoden voor het beheersen van bodemverontreiniging moet er ook over worden gezegd sociale en hygiënische monitoring van de bodem.

De sanitaire en epidemiologische toestand van de bodem heeft een aanzienlijke invloed op de gezondheid van de bevolking en moet daarom in aanmerking worden genomen bij het plannen van vestiging in het stedelijk gebied. Bovendien kunnen verontreinigde bodems een aanzienlijk negatief effect hebben op de kwaliteit van de vegetatie en de diergezondheid. Bodemverontreiniging vermindert de gebruikswaarde ervan en moet daarom in aanmerking worden genomen bij de verkoop van grond.

Het bovenstaande maakt het noodzakelijk om een ​​systeem te creëren voor het vastleggen van de bodemkwaliteit door middel van monitoring. Momenteel bestaat er sociale en hygiënische monitoring, gedefinieerd als een staatssysteem voor observatie, analyse, beoordeling en voorspelling van de gezondheidstoestand van de bevolking en de menselijke omgeving, en voor het vaststellen van oorzaak-en-gevolgrelaties tussen de staat. van de gezondheid van de bevolking en de impact van omgevingsfactoren. Het maakt het echter niet mogelijk om de daling van de totale grondwaarde in te schatten.

Het monitoren van de sanitaire en epidemiologische toestand van de bodem moet, in tegenstelling tot de sociale en hygiënische monitoring, niet alleen worden uitgevoerd om het sanitaire en epidemiologische welzijn van de bevolking op dit moment te garanderen, maar ook om de voorwaarden te scheppen voor de juiste vorming van bodemverontreiniging. investeringsbeleid gericht op het verbeteren van de kwaliteit van deze bodems voor toekomstige generaties.

Sanitaire en epidemiologische monitoring kan worden uitgevoerd op federaal niveau, op het niveau van de samenstellende entiteiten van de Russische Federatie en op het niveau van gemeenten. Hiervoor is het echter noodzakelijk om op de voorgeschreven manier normatieve rechtshandelingen te ontwikkelen en goed te keuren lesmateriaal. Sociaal en hygiënisch toezicht op de bodem. Volgens de directeur van het Instituut voor Ecologie en Menselijke Hygiëne van de Russische Academie voor Medische Wetenschappen, Yuri Rakhmanin, stoten 1.300 bedrijven in Rusland dagelijks ongeveer 900 verschillende chemische verbindingen uit in de atmosfeer.

Het decreet van de regering van de Russische Federatie inzake sociale en hygiënische monitoring werd in 2000 van kracht. Tot op heden worden in Rusland 15 soorten sociale en hygiënische monitoring uitgevoerd, met als doel informatie te verzamelen, de mate van afhankelijkheid van morbiditeit en mortaliteit van de bevolking van de toestand van het milieu te observeren en te bepalen.

In de loop van twee jaar zijn er databases opgebouwd waarmee specialisten, waaronder artsen, de incidentie van bepaalde ziekten in een specifieke regio van het land kunnen analyseren. Zo werd met behulp van monitoring vastgesteld dat zink, chroom, lood, nikkel en koper zich in de bodem van de regio Novosibirsk hebben opgehoopt in concentraties die de toegestane normen overschrijden. Volgens artsen is een dergelijke vervuiling de oorzaak van ziekten van het cardiovasculaire systeem, het bewegingsapparaat en de nieren, die veel inwoners van Novosibirsk treffen.

Monitoringgegevens maken het ook mogelijk om maatregelen uit te voeren voor de primaire preventie van ziekten bij mensen, en om programma's te ontwikkelen om de gezondheid en het milieu te beschermen.

Conclusie

Als resultaat van de studie van de belangrijkste prioritaire stoffen – bodemverontreinigende stoffen en methoden voor het beheersen van bodemverontreiniging, kunnen de volgende conclusies worden getrokken.

Er is vastgesteld dat de bodembedekking uiteindelijk de druk op zich neemt van de stroom van industriële en gemeentelijke emissies en afval, en daarbij de cruciale rol van buffer en ontgifter vervult. De bodem accumuleert zware metalen, pesticiden, koolwaterstoffen, detergentia en andere chemische verontreinigende stoffen, waardoor wordt verhinderd dat ze in het natuurlijke water terechtkomen en de atmosferische lucht ervan wordt gezuiverd.

Tijdens het onderzoek werden prioritaire stoffen geïdentificeerd: bodemverontreinigende stoffen. Deze omvatten: arseen, cadmium, kwik, lood, selenium, zink, fluor, benzapyleen, boor, kobalt, nikkel, molybdeen, koper, antimoon, chroom, enz. Dat wil zeggen dat deze stoffen tot de categorie zware metalen behoren. De bronnen van deze verontreinigende stoffen zijn verschillend, maar dit zijn voornamelijk de resultaten van de emissies van industriële ondernemingen.

In de bodem ondergaan veel chemische verontreinigende stoffen diepgaande veranderingen. Koolwaterstoffen, pesticiden, detergentia en andere verbindingen kunnen enerzijds worden gemineraliseerd of omgezet in stoffen die geen giftig effect hebben op de bodem, micro-organismen, planten, dieren en mensen. Aan de andere kant worden deze zelfde stoffen of hun derivaten, evenals zware metalen, fluor, stikstof en zwaveloxiden in hun oorspronkelijke of getransformeerde vorm, intensief gebonden door minerale en organische stoffen in de bodem, waardoor hun beschikbaarheid voor planten sterk wordt verminderd. en dienovereenkomstig het algehele niveau van toxiciteit.

Bij het karakteriseren van bodems is het erg moeilijk om concepten te gebruiken die veel worden gebruikt bij het beoordelen van water, lucht, voedsel en diervoeder, bijvoorbeeld de maximaal toelaatbare concentraties van bepaalde verontreinigende stoffen. Een van de belangrijkste redenen is de verscheidenheid aan vormen van verbindingen van alle elementen en stoffen in de bodem, waarvan de beschikbaarheid van deze componenten voor planten en bijgevolg van hun mogelijke toxische effect afhangt.

Daarom is het bij het ontwikkelen van de principes en de organisatie van bodemchemische monitoring noodzakelijk om rekening te houden met de samenstelling van de bodem, al zijn componenten met een hoog sorptievermogen, de invloed van omstandigheden op de mobiliteit en beschikbaarheid van chemicaliën voor planten. De belangrijkste invloed wordt uitgeoefend door de zuurgraad en alkaliteit van de bodem, het redoxregime, het humusgehalte en gemakkelijk oplosbare zouten.

Lijst met gebruikte bronnen

1. GOST 27593-88 (ST SEV 5298-85) "Bodems. Termen en definities."

2. GOST 17.2.2.01-81 (ST SEV 4470-84) "Natuurbehoud. Bodems. Nomenclatuur van indicatoren voor de sanitaire toestand."

3. GOST 17.4.3.01-83 (ST SEV 3847-82) "Natuurbehoud. Bodems. Algemene eisen voor bemonstering."

4. GOST 17.4.3.03-85 "Natuurbehoud. Bodems. Algemene eisen voor methoden voor het bepalen van verontreinigende stoffen."

5. GOST 17.4.4.02-84 "Natuurbehoud. Bodem. Methoden voor het verzamelen en voorbereiden van bodemmonsters voor chemische, bacteriologische en helminthologische analyse."

6. GOST 17.4.3.06-86 (ST SEV 5101-85) "Natuurbehoud. Bodems. Algemene eisen voor de classificatie van bodems op basis van de invloed van chemische verontreinigende stoffen daarop."

7. Richtlijnen voor het beoordelen van de mate van gevaar van bodemverontreiniging door chemicaliën N 4266-87. Goedgekeurd Ministerie van Volksgezondheid van de USSR 03.13.87.

8. Besluit nr. 246 van 21 augustus 2007 “Over maatregelen voor het organiseren van sociaal en hygiënisch toezicht” // SPS Garant.

9. Grushko Ya.M. Schadelijke organische verbindingen in industriële emissies in de atmosfeer. - Leningrad: “Chemie”, 1991.

10. Devyatova T.A. Biodiagnostiek van technogene bodemverontreiniging // Ecologie en industrie van Rusland. 2006. Januari. – Blz. 36 – 37.

11. Dobrovolsky G.V., Nikitin E.D. Behoud van de bodem als onvervangbaar onderdeel van de biosfeer. – M.: Nauka, 2001.

12. Evreinova A.V., Kolesnikov S.I. De invloed van de vervuiling van chernozems met zware metalen op de groei en ontwikkeling van planten // Materialen van het IV International Symposium “Steppes of Northern Eurasia”. Orenburg. 2006.

13. Zavistyaeva T.Yu. Het belang van de bodem als een van de indicatoren van de gezondheidstoestand van de bevolking in het systeem van sociale en hygiënische monitoring // Gezondheid en habitat van de bevolking – 2006 - nr. 1 (154). - blz. 18–22.

14. Bescherming van de atmosfeer tegen industriële vervuiling. /Ed. S. Calvert en G. Englund. – M.: “Metallurgie”, 1991.

15. Ismailov N. M. Olievervuiling en biologische activiteit van de bodem. – M.: Nauka, 1991.

16. Kolesnikov S.I., Popovich A.A., Evreinova A.V. Vergelijkende beoordeling van het effect van verschillende chemische elementen op de ecologische toestand van de bodem // Proceedings of the International Scientific Conference “Ecology and Biology of Soils: Problems of Diagnostics and Indication”. Rostov aan de Don. 2006. blz. 264-268.

17. Kormilitsyn V.I. en anderen Fundamentals of ecology - M.: INTERSTYLE, 2007.

18. Mirkin B.M., Naumova LG Ecologie van Rusland. - M.: JSC "MDS", 2006.

19. Methoden voor het beoordelen van gevaren voor het milieu / Ed. Khoruzhey TA – M.: Economie, 1991, 220 p.

20. Monin A.S. Shishkov Yu.A. Mondiale milieuproblemen. - M.: Kennis, 2008.

22. Smirnova N.V., Shvedova A.V. De invloed van lood en cadmium op de fytotoxiciteit van de bodem // Ecologie en industrie van Rusland. 2005. april. – Blz. 32 – 35.