Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Загрязнение почв и другими продуктами техногенеза
|
|
Загрязнение почв
Загрязнение почв при неправильном использовании удобрений
При экологически неграмотном, нерациональном использовании минеральных и органических удобрений возможно избыточное накопление азота, фосфора и других элементов в почве и других объектах биосферы.
Избыток азота в почве в нитратной форме возникает при неправильном применении азотных минеральных удобрений. Способность к легкой миграции приводит к повышенному содержанию нитратов в продуктах питания и питьевой воде.
Избыточное содержание аммиачного азота возникает при неправильном использовании отходов животноводства и городских сточных вод. Аммиачный азот также способен к миграции. Попадая в воду, он препятствует ее хлорированию, а также, окисляясь до нитратов, связывает растворенный в воде кислород, что приводит к кислородному голоданию гидробионтов и порче воды.
Кроме того, избыточный азот вызывает преимущественный рост вегетативных органов растений за счет генеративных, повышает восприимчивость растений к пониженным температурам.
Неправильное применение фосфорных удобрений приводит к зафосфачиванию почв. Миграция с полей соединений азота и фосфора в грунтовые воды, а оттуда — в прилегающие водоемы, вызывает эвтрофикацию последних.
Избыточное применение таких калийных удобрений, как хлорид калия, приводит к накоплению в почве ионов хлора, неблагоприятных для ряда сельскохозяйственных культур.
Охрана почв от избытка удобрений включает следующие мероприятия:
- разработка новых длительно действующих гранулированныхформ удобрений,
- применение комплексных форм,
- использование правильных технологий внесения удобрений,
- соблюдение правил хранения и транспортировки.
Загрязнение почв и другими продуктами техногенеза
Тяжелые металлы (ТМ) — более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных единиц массы (Pb, Zn, Cd, Hg, Си, Mo, Mn, Ni, Sn, Со и др.).
Сложившееся понятие «тяжелые металлы» не является строгим, так как к ТМ часто относят элементы-неметаллы, например As, Se, а иногда даже F, Be и другие элементы, атомная масса которых меньше 50 а.е.м.
А́ томная едини́ ца ма́ ссы (русское обозначение: а. е. м.; международное: u), она же дальто́ н (русское обозначение: Да, международное: Da), она же углеродная единица[1] — внесистемная единица массы, применяемая для масс молекул, атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Атомная единица массы определяется как 1⁄ 12 массы свободного покоящегося нуклида углерода 12C, находящегося в основном состоянии.
1 а. е. м. = 1, 660 540 2(10)·10− 27 кг = 1, 660 540 2(10)·10− 24 г.
Среди ТМ много микроэлементов, биологически важных для живых организмов. Они являются необходимыми и незаменимыми компонентами биокатализаторов и биорегуляторов важнейших физиологических процессов. Однако избыточное содержание ТМ в различных объектах биосферы оказывает угнетающее и даже токсическое действие на живые организмы.
Источники поступления ТМ в почву делятся
- на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозионные процессы, вулканическая деятельность),
- техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, влияние автотранспорта, сельского хозяйства и т. д.).
Сельскохозяйственные земли, помимо загрязнения через атмосферу, загрязняются ТМ еще и специфически, при применении
- пестицидов,
- минеральных и органических удобрений,
- известковании,
- использовании сточных вод.
Городские почвы испытывают значительный техногенный пресс, составной частью которого является загрязнение ТМ.
В природе встречаются территории с недостаточным или избыточным содержанием в почвах ТМ.
Аномальное содержание ТМ в почвах обусловлено двумя группами причин:
- биогеохимическими особенностями экосистем
- влиянием техногенных потоков вещества.
В первом случае районы, где концентрация химических элементов выше или ниже оптимального для живых организмов уровня, называются природными геохимическими аномалиями или биогеохимическими провинциями.
Здесь аномальное содержание элементов обусловлено естественными причинами
- особенностями почвообразующих пород,
- почвообразовательного процесса,
- присутствием рудных аномалий.
Во втором случае территории называются техногенными геохимическими аномалиями. В зависимости от масштаба они делятся на
- глобальные,
- региональные,
- локальные.
На поверхность почвы ТМ поступают в различных формах. Это оксиды и различные соли металлов, как растворимые, так и практически нерастворимые в воде (сульфиды, сульфаты и др.).
В составе выбросов предприятий по переработке руды и предприятий цветной металлургии — основного источника загрязнения окружающей среды ТМ — большая часть металлов (70—90%) находится в форме оксидов.
Попадая на поверхность почв, ТМ могут либо накапливаться, либо рассеиваться в зависимости от характера геохимических барьеров, свойственных данной территории. Большая часть ТМ, поступивших на поверхность почвы, закрепляется в верхних гумусовых горизонтах. ТМ сорбируются на поверхности почвенных частиц, связываются с органическим веществом почвы в виде элементно-органических соединений, аккумулируются в гидроксидах железа, входят в состав кристаллических решеток глинистых минералов, дают собственные минералы в результате изоморфного замещения, находятся в растворимом состоянии в почвенной влаге и газообразном состоянии в почвенном воздухе, являются составной частью почвенной биоты.
Степень подвижности ТМ зависит от геохимической обстановки и уровня техногенного воздействия. Тяжелый гранулометрический состав и высокое содержание органического вещества приводят к связыванию ТМ почвой. Рост значений pH усиливает сорбированность катионообразующих металлов (медь, цинк, никель, ртуть, свинец и др.) и увеличивает подвижность анионообразующих (молибден, хром, ванадий и пр.). Усиление окислительных условий увеличивает миграционную способность металлов. В итоге по способности связывать большинство ТМ, почвы образуют следующий ряд: серозем > чернозем > дерново-подзолистая почва.
Почва, в отличие от других компонентов природной среды, не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество.
Загрязнение почв ТМ имеет сразу две отрицательные стороны.
- Во-первых, поступая по пищевым цепям из почвы в растения, а оттуда в организм животных и человека, ТМ вызывают снижение количества и качества урожая сельскохозяйственных растений и животноводческой продукции, рост заболеваемости населения и сокращение продолжительности жизни.
Во-вторых, накапливаясь в почве в больших количествах, ТМ способны изменять многие ее свойства.
Изменения затрагивают биологические свойства почвы:
- снижается общая численность микроорганизмов,
- сужается их видовой состав (разнообразие),
- изменяется структура микробоценозов,
- падает интенсивность основных микробиологических процессов и активность почвенных ферментов и т. д.
Сильное загрязнение ТМ приводит к изменению и более консервативных признаков почвы, таких как
- гумусное состояние,
- структура,
- pH среды и др.
Результатом этого является частичная, а в ряде случаев и полная утрата почвенного плодородия.
Механизм токсического действия ТМ на живые организмы состоит в том, что они легко связываются с сульфгидрильными группами белков. В результате нарушается проницаемость мембран и происходит ингибирование ферментов, что ведет к нарушению обмена веществ. В зависимости от геохимических условий производства пища человека как растительного, так и животного происхождения, может удовлетворять потребности человека в минеральных элементах, быть дефицитной или содержать превышающее их количество, становясь более токсичной, вызывая заболевания и даже смерть. Разные ТМ представляют опасность для здоровья человека в различной степени. Наиболее опасными являются Hg, Cd, Pb.
Охрана почв от загрязнения ТМ заключается в следующем. Целесообразнее всего не допускать загрязнения почв ТМ, так как их удаление из почвы — это очень сложная задача. Если же загрязнение уже произошло, то почва требует санации («оздоровления»). По вопросу санации почв, загрязненных ТМ, существует два основных подхода.
Первый направлен на очищение почвы от ТМ. Очищение может производиться путем промывок, путем извлечения ТМ из почвы с помощью растений, путем удаления верхнего загрязненного слоя почвы и т. п.
Второй подход основан на закреплении ТМ в почв е, переводе их в нерастворимые в воде и недоступные живым организмам формы. Для этого предлагается внесение в почву органического вещества, фосфорных минеральных удобрений, ионообменных смол, природных цеолитов, бурого угля, известкование почвы и т. д. Любой способ закрепления ТМ в почве имеет свой срок действия Рано или поздно часть ТМ снова начнет поступать в почвенный раствор, а оттуда в живые организмы.