Размещение скотопрогонов 2 страница

Фоновое содержание в почвах химического вещества — это уровень содержания химического вещества, сравнение с кото­рым позволяет обнаружить его в исходно-аналогичных почвах под влиянием антропогенных факторов. Известно, что за фо­новое содержание может быть принято такое количество заг­рязняющего элемента, которое содержится в погребенных по­чвах или в датированных музейных образцах. Можно исполь­зовать также ранее опубликованные сведения о прежнем со­стоянии исследуемых почв, результаты, полученные на основе анализа многолетней динамики содержания контролируемых элементов в почвах. Наиболее часто о фоновом содержании химических веществ судят по составу почв фоновых террито­рий, удаленных от локальных источников загрязнения на 50...100 км.

Если показатели содержания химических веществ в почвах I фоновых территорий распределены по нормальному закоьгу, то ■ за фоновое содержание принимают среднее арифметическое из F этих данных. В случае, когда кривая распределения отличается от I нормальной, за оценку среднего значения может быть принято г медианное значение.

При оценке локального и регионального загрязнений в качестве фона служат почвы, удовлетворяющие трем условиям: принад­лежность к тому типу биогеоценоза, что и исследуемые загряз­ненные почвы, отсутствие хозяйственной деятельности, удален­ность от источника загрязнения на 50... 100 км.

Для оценки глобального загрязнения служат почвы комплексных станций фонового мониторинга и биосферных заповедников, которые размещены в пределах различных биогеоценозов и в наименьшей степени подвержены воздействию.

В индустриальных регионах и в регионах с литогенным обога­щением почв, где невозможно найти фоновую территорию даже на расстоянии 50... 100 км от источников загрязнения, использу­ют «литогенный» подход к оценке фонового уровня, т. е. сравни­вают содержание элемента в поверхностных загрязненных слоях почвы с содержанием его в почвообразующей породе. Такой под­ход позволяет также отличать литогенное обогащение почв от технического антропогенного загрязнения.

Загрязняющие вещества и их классификация. Загрязняющие ве­щества (поллютанты) — это химические элементы или соедине­ния, повышенное содержание которых в биосфере и ее компо­нентах вызывает негативную токсикоэкологическую ситуацию.

Используют следующую классификацию загрязнений:

по отраслям хозяйства: производящие загрязнения;

по фоновому составу загрязнителей: твердые, жидкие, газооб­разные;

по качественному составу загрязнителей: физические, хими­ческие, биологические, радиоактивные;

по источникам загрязнения: выбросы, отходы, стоки и осадки сточных вод, средства химизации, неорганизованные выбросы, прорывы очистных сооружений и транспортных трубопроводов, другие аварийные ситуации.

Наиболее важными загрязняющими веществами (согласно пе­речня комиссии ООН) являются:

сернистый газ, окись углерода, двуокись углерода, закись азо­та, двуокись азота, аммиак;

взвешенные в воздухе частицы;

фотоокислительные и реакционноспособные углеводороды;

ртуть, свинец, кадмий;

хлорированные органические соединения, нефть, микроток­сины;

нитраты, нитриты, нитрозамины, аммиак;

отдельные микробные загрязняющие вещества;

радиоактивные вещества.

В России в число загрязнителей окружающей среды входят тя­желые металлы, пестициды, ряд производных углеводорода, серы, азота, фтора, жидкие углеводороды, синтетические орга­нические вещества, радионуклиды и другие вредные вещества.

Согласно действующему в стране ГОСТу химические веще­ства, попадающие в почву из выбросов, сбросов и отходов, по степени опасности подразделяют на три класса.

Высокоопасные Мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, фтор, бензо-

пирен Им

Умеренно опасные Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма хром

Малоопасные Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций,

ацетофенол

Класс опасности химических веществ устанавливают по тао лице 102.

Основные факторы, определяющие источники и пути загряз нения территорий хозяйств, следующие:

еского вещества (ГОСТ 17.4.1.02-83)

Токсичность, ЛД₅₀ 200 200... 1000 1000

Персистентностьвпочве, мес 12 6... 12 б

ПДК в почве, мг/кг 0, 2 0, 2...0, 5 0, 5

Миграция Мигрируют Слабо мигрируют Не мигрируют

Влияние на пищевую ценность Сильное Умеренное Нет
сельскохозяйственной
продукции

Примечания: 1. ЛД50 — летальная доза химического вещества, вызываю­щая при введении в организм гибель 50 % животных, мг на 1 кг живой массы.| 2. Персистентность в почве—продолжительность сохранения биологической ак­тивности загрязняющего почву химического вещества, характеризующая степень его устойчивости к процессу разложения.

во

ленными стоками, а также воды, заливающей территорию время промывки русла и слива воды из водохранилищ;

использования грунтовых вод, выходящих на поверхность из-за подтопления территории.

Загрязнению способствуют отсутствие хозяйственных мероп­риятий, предусматривающих утилизацию загрязненных веществ, ¹ концентрирующихся в местах хранения нефтепродуктов, удобре­ний и ядохимикатов, а также неправильное использование наво­за на фермах.

Размеры зон воздействия загрязнений зависят от типа пред­приятий и интенсивности выброса загрязнений (табл. 103, 104).

ЮЗ.Зависимость антропогенного запаса металлов в почве техногенных аномалий

от параметров промышленного выброса

(по данным Ю. £. Саета и И. Л. Борисенко [41])

& местоположение хозяйства относительно потенциальных заг­рязнителей, а также наличие их на территории хозяйства;

особенности природно-климатических условий хозяйства (ве-|тер, почвы, уровень залегания грунтовых вод и т.д.);

хозяйственная деятельность сельскохозяйственного предпри-|ятия.

Источники загрязнения территории сельскохозяйственных пред­приятий. Источники поступления тяжелых металлов и других заг­рязнителей могут быть природные и техногенные. Природные ис­точники: выветривание горных пород и минералов, эрозионные процессы и др. Техногенные источники по степени загрязнения и их удельному вкладу распределяются: воздушные выбросы пред­приятий черной и цветной металлургии, автомобильный транс­порт, жидкие и твердые бытовые отходы, включая осадки сточ­ных вод, пестициды, органические удобрения, минеральные (удобрения.

Основные источники загрязнения на землях сельскохозяй-гетвенных предприятий:

промышленные предприятия, расположенные рядом;

трассы автомагистралей, газо-, нефтетрубопроводы;

складские помещения для хранения нефтепродуктов, удобре­ний и ядохимикатов, ремонтные мастерские, гаражи и животно­водческие фермы;

загрязненные воды рек и другие источники.

Сельскохозяйственные территории в основном загрязняются в результате:

перемещения загрязненных воздушных слоев приземной ат­мосферы и попадания в почвенный покров, воду и растительность загрязнителей в виде пылевых отложений, дождя или снега;

использования- поливных вод, которые загрязнены промыш-

Объемы

выбросов,

т/год

Примечание. А" /— коэффициент концентрации: отношение фактического содержания в почвах техногенных аномалий к содержанию этих металлов в при­родных незагрязненных почвах; Дд — количество металла, выбрасываемого в ат­мосферу, т/год; Г_м — антропогенный запас металлов в почвах, Г_м - 5S(C_m — — Сф) IV, где S— площадь аномалии; С_ш — содержание металла в почве; С_ф — есте­ственное (фоновое) содержание металла в почве; W— плотность гумусового гори­зонта почвы.

104. Доля аэрогенного загрязнения никелем растительности в зоне воздействия предприятий цветной металлургаи (по данным К. П. Мохонько [35)), %

Сосна однолетняя Листья березы

Основными загрязнителями вдоль трасс автомагистралей яв­ляются тяжелые металлы, прежде всего свинец, выделяющийся вместе с выхлопными газами.

ко применяют орошение, загрязняется vcOTWiBeHHbiH покров, так и растительность в основном за сцщ поливных вод. Загрязнители из поливных вод поступают с боль­шой интенсивностью, значительно превышающей интенсив­ность поступления их в растения из почв. Поэтому порог токсич­ности содержания элементов-загрязнителей в поливных водах значительно ниже, чем в почвах. Так, токсичность для сельско­хозяйственных культур проявляется при концентрации меди в воде для полива 0, 17...0, 2 мл/л (свекла, томаты, ячмень), а пре­дельно допустимая концентрация в почвах составляет 55мг/кг| для валового содержания и 3 мг/кг для подвижной формы (экст­ракция ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4, 8).

Особо опасные источники загрязнения — реки в период промывки их русла, которое проводят 1 раз в 5 лет. В результа­те на затопляемых пойменных землях оседают донные отложе­ния, крайне опасные как загрязнители не только для почвен­ного покрова и растительности, но и для животных, способ­ных заглатывать частички этих отложений вместе с раститель­ной пищей.

Влияние загрязнения почвенного покрова на сельскохозяйствен­ное производство. Загрязнение почвенного покрова существенно влияет на сельскохозяйственное производство и агроландшафт территории в следующих направлениях:

1. Изменение качественных характеристик почв, включая по-I чвенное плодородие, приводящее к деградации почвенного по-I крова.

2. Ослабление и угнетение роста и развития растений.

3. Загрязнение растительного покрова (продукции растение-
водства).

4. Поражение жизненно важных органов и нарушение их функ-
1ций у животных и человека.

Так, загрязнение почв медью уменьшает количество обменных ■ катионов, снижает водопрочность почвенных агрегатов, служит ■ источником заболевания животных анемией и гепатитом.

Повышенное содержание марганца в верхних горизонтах почвы вызывает у некоторых видов растений железистый хлороз, смор­щивание листовой пластинки, неравномерное распределение хло­рофилла в листьях, что резко снижает урожайность растений. Высокое содержание в почвах цинка снижает биологическую [активность микроорганизмов в почве, изменяет физико-хими­ческие свойства почвы, а поступая через растения в организм че­ловека, поражает органы дыхания, печень и почки.

Даже при очень слабом загрязнении почв свинцом уменьшает­ся активность ферментов, нарушаются процессы дыхания и кле­точного деления растительных организмов. При его содержании до 40...60 мг на 1 кг почвы значительно замедляется рост карто­феля, ячменя, клевера, сои и гречихи.

Значительное влияние на жизнедеятельность живых организ­мов оказывают такие металлы, как селен, литий, олово.

Крайне нежелательно присутствие в почве, растениях и воде ртути и мышьяка, являющихся сильнодействующими ядами.

Влияние загрязнения растительного покрова на сельскохозяй­ственное производство. Растения обладают неодинаковой устой­чивостью к накоплению различных химических элементов. На­пример, капуста, обладающая устойчивостью к кадмию, характе­ризуется более низкой устойчивостью к никелю и хрому.

Из культивируемых растений тяжелые металлы активнее погло­щают овощи, особенно обладающие разветвленной корневой сис­темой, в меньшей степени — зерновые и технические культуры.

По уровню накопления тяжелых металлов сельскохозяйствен­ные растения условно делят на четыре группы:

очень высокий: салат, шпинат, лук (перо), укроп, сельдерей,
петрушка; Ч\М

высокий: кормовые травы, кукуруза (зеленая масса), солома зерновых, огурцы, томаты, кабачки;

средний: свекла, морковь, капуста, лук (репка), турнепс, ре­дис, картофель;

низкий: зерно пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы, гороха, овса, бобов.

Наиболее легко поглощаются и накапливаются в съедобных частях растения такие элементы, как цинк, кадмий, марганец, молибден; наоборот, поглощение свинца, ртути, хрома довольно ограничено.

Установлено, что наибольшее количество тяжелых металлов накапливается, как правило, в корнях, затем в стеблях, далее в листьях и меньше всего в зерне, а также в корне- и клубнеплодах.

Поглощение тяжелых металлов растениями из почвы оцени­вают коэффициентом биологического поглощения (КБП), который показывает отношение металла в растениях к его содержанию в почве, мг/кг. Например, КБП меди и никеля для салата зеленого составляет соответственно 1, 31 и 1, 05, щавеля —0, 58 и 0, 78, ов­сяницы — 0, 74 и 0, 42, тимофеевки - 0, 52 и 0, 24, костра - 0, 45 и 0, 24.

Быстрота проникновения металлов при попадании их на лис­тья растений распределяется в такой последовательности: сви­нец — цинк — марганец — железо, а по их мобильности в расте­ниях: железо — медь — марганец — кадмий — цинк — свинец.

Тяжелые металлы, накапливаясь в различных частях растений в высоких концентрациях, проявляют токсичность.

По степени токсичности тяжелые металлы можно располо­жить в такой последовательности: кадмий — свинец — цинк — медь — марганец — железо.

По сравнению с другими элементами, за исключением цинка, кадмий может накапливаться в относительно больших количе-

ганах. Высокая фитотоксичность кадмия! ИГСГтЗлтШ£ тью по химическим свойствам к цинку. Замещение цинка кадмием в растительном организме приводит к цинковой недостаточности, что, в свою очередь, вызывает угне­тение и даже гибель растений. По степени чувствительности к кадмию растения можно расположить в следующем порядке: то­маты — овес — салат — луговые травы — морковь — редька — фа­соль — горох — шпинат.

Очень высокие концентрации свинца в почвах могут суще­ственно подавлять рост растений и вызывать хлороз, обусловлен­ный нарушением поступления железа. Обычное содержание свинца в сельскохозяйственных культурах, используемых в пищу, находится в пределах 1, 5мг/кг сухого вещества. Установ­лены пороговые концентрации меди, токсичные для некоторых растений. Так, для овса к началу колошения токсично содержа­ние меди 10...21 мг/кг, а для клевера красного в возрасте 6 нед — 18, 2... 19, 6 мг/кг. Уже такие концентрации могут ухудшать состо­яние растений, еще не отражаясь на урожайности. Наиболее вы­раженной способностью к поглощению меди обладают карто­фель, морковь и гречиха.

На токсичность многовалентных металлов железа и марганца влияет их валентность, потому что от нее зависят подвижность элемента в почве и его доступность растениям. Избыточное со­держание этих элементов снижает их рост, а при больших кон­центрациях приводит к гибели растений.

По степени устойчивости к токсическому действию тяжелых металлов растения можно расположить в таком порядке: травы —, злаковые — зерновые — картофель — сахарная свекла.

I Влияние загрязнения воздушной среды на сельскохозяйственное к производство. Загрязнение воздушной среды —это прямой ре­зультат хозяйственной деятельности человека, в результате кото­рой в атмосферу попадает огромное количество загрязняющих ■ веществ. Это, как правило, твердые частицы, например частицы ревинца и других тяжелых металлов, асбеста и сажи, взвешенные капельки углеводородов, серной кислоты, и газа, такие, как [окись углерода, окислы азота и двуокись серы.

Все эти загрязнители оказывают прямое биологическое воз­действие на живые организмы: растения, животных и человека. Загрязненная атмосфера является активно мигрирующим ис­точником загрязнения почвенного покрова и растительности.

Присутствие в атмосфере окислов серы и азота приводит к образованию кислотных дождей, которые нарушают нормальный рост и развитие растений, приводят к изменению химического состава почв.

В тех местах, где содержание серной кислоты в воздухе дости­гает 3000 мкг/м-" ³, листья, хвоя и другие растительные ткани выг­лядят побелевшими; постепенно они приобретают вид обожжен»

ных, становятся красно-коричневыми и опадают. Даже когда среднее содержание двуокиси серы составляет всего Ю0икг/н~ что нередко имеет место в городах, растения могут лриобретат; желтоватый оттенок. Очень чувствительны к окислам серы фрук­товые деревья, такие, как яблоня и груша, а также хлопчатник, люцерна и ячмень [40].

Находящиеся в атмосфере окислы азота и углеводороды под влиянием световой энергии вступают в фотохимические реак­ции, в результате которых образуются новые загрязнители возду­ха, в том числе озон, альдегиды и другие органические загрязни-1 тели.

Как показали исследования американских ученых [40], прак­тически все растения повреждаются от воздействия озона из воз­духа. По их данным, ежегодные потери вследствие снижения урожайности от воздействия озона из воздуха только для четырех видов сельскохозяйственных растений — сои, кукурузы, пшени­цы и земляного ореха — составляют от 1, 9 до 4, 5 млрд долл.

По масштабам и удельному вкладу в загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами вследствие техногенного загрязне­ния первые две позиции занимают воздушные выбросы предпри­ятий черной и цветной металлургии и выбросы в атмосферу от­ходов автомобильного транспорта. Таким образом, именно воз­душная среда является основным источником загрязнения почв и растительности тяжелыми металлами.

Влияние загрязнения воды на сельскохозяйственное производ­ство. Вода является ценнейшим природным ресурсом, она имеет исключительно важное значение в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни растений, животных и человека. Она разрушает, растворяет и трансформирует различные неорга­нические вещества, способствует отложению осадочных пород и образованию почв.

Вода входит в состав организма человека, всех растений и жи­вотных, для многих живых существ она служит средой обитания.

Вода — непременный агент фотосинтеза. Она имеет высокую диэлектрическую проницаемость, благодаря чему присоединяет и удерживает почти все вещества. Одновременно она обладает таким уникальным качеством, как большое поверхностное натя­жение, вследствие чего способна подниматься по капиллярам в почве.

Используемая в растениеводстве вода должна обладать опре­деленными химическими свойствами, характеризующимися на­личием в ней различных химических элементов, способствующих выполнению ею основных функций в процессе роста и развития растений. Нарушению этих свойств способствует появление в воде загрязняющих веществ.

Так, загрязнение воды снижает ее способность к насыщению кислородом, в результате чего парализуется деятельность бакте-

Органические вещества. Наличие в воде держания тяжелых металлов приводит к увеличению их концентрации в растениях, вызывая токсичность и гибель ра­стений.

Сельское хозяйство является основным потребителем воды. Так, в земледелии, на богарных землях, на производство 1 кг зер­на требуется 750л воды, картофеля—1500л, в животноводстве на содержание 1 гол. КРС в сутки требуется 115 л воды, а 1 сви­номатки—234л [2, с. 137].

Показатели оценки загрязненности почвенного покрова. На ос­новании «Порядка определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами» [39] опасность загрязнения почвенного покрова оценивают по таблице 105.

105. Уровень загрязнения земель химическими элементами и соединениями (1-й уровень допустимый < ПДК), мг в 1 кг

2-й (низкий) | 3-й (средний) | 4-Й (высокий)

Кадмий

Свинец

Ртуть

Мышьяк

Цинк

Медь

Кобальт

Никель

Молибден

Олово l Барий {.Хром ■ Ванадий

I Фтор водорастворимый ВСлорированные углево-ьдороды Клорфенолы •Фенолы

ГПолихлорбифенолы ■ Цикдогексан Юиридины

Тетрагидрофуран

Стирол [ Нефть и нефтепродукты

Бензопирен

Бензол

Толуол

Альфа-метилстирол

Ксилоны

Нитраты

Сернистые соединения

(в пересчете на серу)

riviII^v^{H М е Ч а н и е-} ПД^К — предельно допустимые концентрации примесей г£ шПо,,! ^{ществ в почве}> воздухе, воде и т.д., не оказывающие вредного воздей­ствия на человека, животных, растения.

Кроме............ 1.............. II......... |......... М'И^^Иш.............

также четырехуровневую шкалу оценки [38].

Характер исшККз агрязн еииеста яс—

Содержание химических веществ в почве.пре­вышает фоновое, но не выше ПДК

Содержание химических веществ в почвах превышает ПДК при лимитирующем общеса­нитарном и миграционном показателях вред­ности, но ниже ПДК по транслокационному показателю

Содержание химических веществ в почвах превышает ПДК при лимитирующем трансло­кационном показателе вредности

Содержание химических веществ в почвах превышает ПДК по всем показателям

Согласно нормативному документу Министерства природных ресурсов [28] при оценке загрязненных земель могут быть выде­лены зоны экологического бедствия и зоны чрезвычайной эколо­гической ситуации.

На селитебных территориях (местах непосредственного про­живания населения) эти зоны выделя, ют согласно критериям, приведенным в таблице 106.

106. Критерии экологического состояния почв селитебных территорий

Параметры

Относительно

удовлетворительная

ситуация

Основные показатели

Мощность экспозиционной дозы Более 1440...2880-10^-1' До 14410^-11

на уровне 1 км от поверхности почвы, 400-10^-11 А/кг

Активность радиоактивного загряз­нения, Бк на 1 км²:

цезий-137 Более 148-10¹⁰ 55, 5-10'°...

148-Ю¹⁰

строшгий-90 Более 1, 11-Ю¹⁰ 3, 7-Ю¹⁰...

1, 1 МО»»

плутоний (сумма изотопов) Более 0, 37-10^ш 0, 37-Ю¹⁰

Суммарный показатель химического Более 128 32... 128 [^^^^^^^^

загрязнения Zc

Дополнительные показатели

Содержание яиц гельминтов в 1 кг Более 100 10... 100 Отсутствие

почвы.

Число патогенных микроорганизмов Более 10^б Ю⁵...Ю^б Менее 10⁴

в 1 г почвы

рий, минерализующих органические ^^^J^™™ * ^ВоДе
высокого содержания тяжелых металлов приводит к увеличению
их концентрации в растениях, вызывая токсичность и гибель ра­
стений..-

Сельское хозяйство является основным потребителем воды. Так, в земледелии, на богарных землях, на производство 1 кг зер­на требуется 750л воды, картофеля— 1500л, в животноводстве на содержание 1 гол. КРС в сутки требуется 115 л воды, а 1 сви­номатки-234 л [2, с. 137].

Показатели оценки загрязненности почвенного покрова. На ос­новании «Порядка определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами» [39] опасность загрязнения почвенного покрова оценивают по таблице 105.

105. Уровень загрязнения земель химическими элементами и соединениями (1-й уровень допустимый < ПДК), мг в 1 кг

Категория почв по степени загрязнения

Допустимое загрязнение Умеренно опасное загрязнение

Высокоопасное загрязнение

Чрезвычайно опасное загрязне­ние

Характеристика загрязненности поч»