Характеристика и источники антропогенного загрязнения почвы. Пестициды, минеральные удобрения, биологическое действие, биотрансформация комбинаций пестицидов. Эпидемиологическое значение почвы.

Характеристика и источники антропогенного загрязнения почвы

Почва постоянно испытывает различные по времени, интенсивности, масштабам, последствиям воздействия, обусловленные многообразной производственной деятельностью человека. Ежегодно в атмосферу выбрасывается тонны различных загрязняющих веществ, которые в дальнейшем попадают в почву и воду.

Тяжелые металлы

В почву металлы могут попадать различными путями: из атмосферы в виде грубодисперсных аэрозолей, входящих в состав выбросов промышленных предприятий (или выхлопных газов автомобилей), а также с дождем и снегом. Тяжелые металлы прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые соединения. Таким образом идет их накопление в почве. Наряду с этим в почве под воздействием различных факторов происходит постоянная миграция попадающих в нее веществ и перенос их на большие расстояния.

Предприятия цветной металлургии могут быть источниками загрязнения почв Cd, Pb, Ni, Zn, Hg, Си, Fc, Mo и Sn. Выбросы предприятий черной металлургии загрязняют почву Ni, Mn, Сг, Cd, Со, Си, Mo, Pb, Sn и Zn. В атмосферных выпадениях вокруг алюминиевых заводов, кроме фтора, обнаруживается значительное содержание алюминия и щелочных металлов, особенно натрия, а также тяжелых металлов — свинца, марганца, меди и цинка.

Максимальное содержание металлов в почвах наблюдается на расстояниях 1-5 км от источников загрязнения (ближняя зона). Они могут превышать фоновые уровни на 1-2 порядка. По мере удаления от источника загрязнения содержание металлов уменьшается и на расстоянии 15-20 км приближается к фоновому уровню. Глубина проникновения металлов в загрязненных почвах обычно не превышает 20 см, при сильном загрязнении они проникают на глубину до 160 см. Опасность такого залегания состоит в том, что при кислой реакции среды имеется угроза поступления токсичных металлов в виде воднорастворимых форм в грунтовые воды. Для почв, расположенных вне зоны влияния источника загрязнения, характерно, как правило, равномерное распределение тяжелых металлов.

Наибольшей миграционной способностью обладают ртуть и цинк, которые обычно равномерно распределяются в слое почвы на глубине 0-20 см. Свинец чаше накапливается в поверхностном слое (0-2,5 см), кадмий занимает промежуточное положение между ними. Встречается накопление РЬ, Cd и ртути и в гумусовых отложениях. Отмечено, что гумусовые горизонты почв загрязненных территорий значительно обогащены тяжелыми металлами.

Металлы, как правило, извлекают из почв кислотами и после перевода их в раствор анализируют электрохимическими или спектральными методами.

Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействию на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы. В принципе многие из них необходимы живым организмам, однако в результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере и значительной концентрации в почве они становятся токсичными для биоты. [2]

Пестициды, ПХБ, ПАУ и диоксины

Это опасные супертоксиканты внесены в список приоритетных загрязнителей воды, воздуха и почвы в России, США и большинстве стран Европы.

Целый ряд веществ антропогенного происхождения обладает такой подвижностью, что проникает почти повсюду. К таким веществам относятся фталаты, хлор-, азот — и фосфорсодержащие пестициды, полихлорированные бифенилы (ПХБ), поли циклические ароматические углеводороды, пентахлорфенол, а также представитель тяжелых металлов — кадмий.

Сразу же после появления и внедрения органических средств борьбы с сельскохозяйственными вредителями (пестицидов) последние стали попадать в почву.

Летучие галогенсодержащие органические соединения и ароматические углеводороды

Из этих токсичных соединений наибольшую опасность представляют хлорированные углеводороды.

Хлорированные алканы и алкены особенно часто используются в качестве растворителей либо как материал для ряда синтезов. Из-за сравнительно низких температур кипения (CCI4 76,7°С; CHCI3 61,7°С; CH2CI2 40°С; Cl2C=CHCl 87°С) и значительно более высокой, чем у полициклических ароматических углеводородов, растворимости в воде (около 1 г/л при 25°С) алкилхлориды широко распространились в окружающей среде. Особо летучие соединения могут проникать даже через бетонные стенки канализационных систем, попадая таким образом в грунтовые воды.

Из группы сильнодействующих на печень хлорированных углеводородов следует выделить тетрахлорметан, тетрахлорид углерода. Это соединение используют главным образом для синтеза фторхлоруглеводородов. Кроме того, его применяют в качестве растворителя жиров. Предполагают, что от 5 до 10% всего производимого тетрахлорметана попадает в окружающую среду. Природные источники образования ССl4 неизвестны.

При аэробных условиях тетрахлорметан исключительно долгоживущ. На воздухе период полураспада составляет 60-100 лет. Сходная ситуация наблюдается и в поверхностных слоях водохранилищ, богатых кислородом. Иную картину можно видеть в анаэробных условиях, когда, например, тетрахлорметан попадает в донные отложения водохранилищ. В иле с ним протекают метаболические изменения (неполный распад) в течение 14-16 дней.

Тетрахлорметан не должен попадать в очистные сооружения, так как он препятствует развитию микроорганизмов и, следовательно, сдерживает их деятельность. Косвенная опасность для человека заключается в том, что из попавшего в отходы тетрахлорметана в анаэробных условиях образуется хлороформ (СНСl3), который, как известно, обладает наркотическим действием. Прямая же угроза здоровью человека состоит в возможных изменениях печени.

К числу хлорированных углеводородов, обладающих некоторым отравляющим действием на печень, относится, среди других, и трихлорэтилен. Этот растворитель используют главным образом для обезжиривания поверхности металлов; кроме того, в качестве растворителя для ряда веществ (в том числе природного происхождения), а также в небольших количествах для синтеза. Около 90-100% всего производимого трихлорэтилена попадает в окружающую среду, главная часть — в воздух, остальная — в твердые отходы и сточные воды [3].

Фенолы

Фенол (карболовая кислота) и его производные (алкил-, нитро — и хлорфенолы) относятся к одним из главных приоритетных органических загрязнений воды и почвы, которые подлежат обязательному контролю (как правило, в режиме мониторинга) во многих странах, в том числе и в России.

Фенол применяется в производстве фенолформальдегидных смол, которые являются первыми промышленными синтетическими смолами (их производство под названием «бакелит» было начато еще в 1909 г.). Производство фенолоформальдегидных смол, изделий и материалов на их основе (связующие для фенопластов, термоизоляционные материалы, древесные пластики, например, хорошо известные в быту ДСП, фанера, литейные формы и абразивы, а также основа многих лаков и клеев) представляет собой один из основных источников поступления фенолов в природную среду — в воду и почву. Крезолы широко применяются для пропитки железнодорожных шпал и в целях дезинфекции.

Особенно токсичны производные фенола, например пентахлорфенол. Его применяют для пропитки древесины и других неметаллических материалов. Он получил широкое распространение для обработки преимущественно закрытых помещений. Этот препарат обладает сильными фунгицидными, бактерицидными и инсектицидными свойствами; особенно широко он используется при обработке древесины, ограниченное применение он находит и в других областях. Пентахлорфенол плохо растворяется в воде и с трудом проникает в древесину. Поэтому для обработки древесины чаще используют пентахлорфенолят натрия, который гораздо лучше растворяется в воде (22,4 г в 100 г воды при 20°С). В древесине при обработке соляной кислотой или ССЬ можно вновь получить малорастворимую форму. Обработанные строительные материалы постоянно будут выделять следы пентахлорфенола в окружающее пространство, в том числе и во внутренние помещения. Пентахлорфенол образуется в окружающей среде также при метаболических превращениях гексахлорбензола, распространенного фунгицида, который используется как для защиты посевов, так и при обработке древесины.

Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными,

потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей

вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными

Радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения стоят

несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому,

что по своим химическим свойствам они практически не отличаются

от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во

все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из

радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один

наиболее опасный — 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный

изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 — 8%), большой

период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием,

а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и

человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность

вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом.

137Cs (цезий-137), 144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также

являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют

природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но

основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом

полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в

процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных

электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при

производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные

Источник

Антропогенные источники загрязнения почв, пути их устранения

Источники загрязнения почв антропогенного происхождения. Тяжелые металлы, диоксины, фенолы. Летучие галогенсодержащие органические соединения и ароматические углеводороды. Проведение контроля над загрязнением почв: методы извлечения вредных веществ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский Государственный Аграрный Университет —

Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева

Факультет Почвоведения, агрохимии и экологии

«Антропогенные источники загрязнения почв, пути их устранения».

студентка 305 группы

ф-та Почвоведения, агрохимии и экологии

Проверил: Бочкарев А.В.

Введение
• Глава 1. Основные источники загрязнения почв
• 1.1 Тяжелые металлы
• 1.2 Пестициды, ПХБ, ПАУ и диоксины
• 1.3 Летучие галогенсодержащие органические соединения и ароматические углеводороды
• 1.4 Фенолы
• Глава 2. Контроль над загрязнением почв
• 2.1 Анализ загрязнений почвы
• 2.1 Извлечение загрязняющих веществ из почвы
• Вывод
• Список использованной литературы

Введение

Почва загрязняется токсичными химическими веществами, поступающими из сточных вод, промышленных выбросов в атмосферу и выхлопных газов автотранспорта, а также пестицидами, применяемыми для обработки растений. От автотранспорта (выхлопные газы двигателей и продукты истирания автомобильных покрышек) в воздух и почву поступают канцерогенные вещества. Автомобильное топливо, содержащее этилированные присадки и хлорорганические соединения, а также индустриальные выбросы хлорфенола и выбросы мусоросжигательных заводов загрязняют воздух и почву диоксинами. В США ежегодные выбросы в атмосферу токсичных веществ от одного автомобиля составляют 338 кг, а в России — 1200 кг.

За последние десятилетия по всему миру произошла целая серия экологических катастроф, связанных с разливами нефти в прибрежных зонах морей и океанов. В результате деятельности российских нефтяных компаний многие мелкие реки Сибири и целые территории сильно загрязнены нефтью.

Оперативный контроль за загрязнением почвы основан на сравнении результатов измерения содержания токсичных веществ в почве с ПДК или ОДК для почвы. Предельно допустимой концентрацией в почве (ПДК в почве) называется максимальная концентрация загрязняющего почву вещества, не вызывающая негативного прямого и косвенного воздействия на природную среду и здоровье человека.

Ориентировочная допустимая концентрация (ОДК) химического соединения в почве устанавливается расчетным путем.

Глава 1. Основные источники загрязнения почв

1.1 Тяжелые металлы

Предприятия цветной металлургии могут быть источниками загрязнения почв Cd, Pb, Ni, Zn, Hg, Си, Fc, Mo и Sn. Выбросы предприятий черной металлургии загрязняют почву Ni, Mn, Сг, Cd, Со, Си, Mo, Pb, Sn и Zn. В атмосферных выпадениях вокруг алюминиевых заводов, кроме фтора, обнаруживается значительное содержание алюминия и щелочных металлов, особенно натрия, а также тяжелых металлов — свинца, марганца, меди и цинка.

Максимальное содержание металлов в почвах наблюдается на расстояниях 1-5 км от источников загрязнения (ближняя зона). Они могут превышать фоновые уровни на 1-2 порядка. По мере удаления от источника загрязнения содержание металлов уменьшается и на расстоянии 15-20 км приближается к фоновому уровню. Глубина проникновения металлов в загрязненных почвах обычно не превышает 20 см, при сильном загрязнении они проникают на глубину до 160 см. Опасность такого залегания состоит в том, что при кислой реакции среды имеется угроза поступления токсичных металлов в виде воднорастворимых форм в грунтовые воды. Для почв, расположенных вне зоны влияния источника загрязнения, характерно, как правило, равномерное распределение тяжелых металлов.

Наибольшей миграционной способностью обладают ртуть и цинк, которые обычно равномерно распределяются в слое почвы на глубине 0-20 см. Свинец чаше накапливается в поверхностном слое (0-2,5 см), кадмий занимает промежуточное положение между ними. Встречается накопление РЬ, Cd и ртути и в гумусовых отложениях. Отмечено, что гумусовые горизонты почв загрязненных территорий значительно обогащены тяжелыми металлами.

Металлы, как правило, извлекают из почв кислотами и после перевода их в раствор анализируют электрохимическими или спектральными методами.

Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействию на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы. В принципе многие из них необходимы живым организмам, однако в результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере и значительной концентрации в почве они становятся токсичными для биоты. [2]

1.2 Пестициды, ПХБ, ПАУ и диоксины

Целый ряд веществ антропогенного происхождения обладает такой подвижностью, что проникает почти повсюду. К таким веществам относятся фталаты, хлор-, азот — и фосфорсодержащие пестициды, полихлорированные бифенилы (ПХБ), поли циклические ароматические углеводороды, пентахлорфенол, а также представитель тяжелых металлов — кадмий.

Сразу же после появления и внедрения органических средств борьбы с сельскохозяйственными вредителями (пестицидов) последние стали попадать в почву. Это было отмечено еще в начале 1940-х гг., когда первый синтетический инсектицид ДЦТ был с успехом применен для уничтожения малярийного комара (анофелеса). В первое время проникновению пестицидов в почву не придавалось значения, однако позднее стали разрабатываться методы обнаружения распада пестицидов и их адсорбцию в почвах Средней Европы [2].

Таблица 1.

Поведение Отдельных пестицидов в почве. Приведенные данные по устойчивости относятся к распаду 75-100% первоначального количества. Критерием распада принята потеря биологической активности [2]

1.3 Летучие галогенсодержащие органические соединения и ароматические углеводороды

Хлорированные алканы и алкены особенно часто используются в качестве растворителей либо как материал для ряда синтезов. Из-за сравнительно низких температур кипения (CCI₄ 76,7°С; CHCI₃ 61,7°С; CH₂CI₂ 40°С; Cl₂C=CHCl 87°С) и значительно более высокой, чем у полициклических ароматических углеводородов, растворимости в воде (около 1 г/л при 25°С) алкилхлориды широко распространились в окружающей среде. Особо летучие соединения могут проникать даже через бетонные стенки канализационных систем, попадая таким образом в грунтовые воды.

Из группы сильнодействующих на печень хлорированных углеводородов следует выделить тетрахлорметан, тетрахлорид углерода. Это соединение используют главным образом для синтеза фторхлоруглеводородов. Кроме того, его применяют в качестве растворителя жиров. Предполагают, что от 5 до 10% всего производимого тетрахлорметана попадает в окружающую среду. Природные источники образования ССl₄ неизвестны.

При аэробных условиях тетрахлорметан исключительно долгоживущ. На воздухе период полураспада составляет 60-100 лет. Сходная ситуация наблюдается и в поверхностных слоях водохранилищ, богатых кислородом. Иную картину можно видеть в анаэробных условиях, когда, например, тетрахлорметан попадает в донные отложения водохранилищ. В иле с ним протекают метаболические изменения (неполный распад) в течение 14-16 дней.

Тетрахлорметан не должен попадать в очистные сооружения, так как он препятствует развитию микроорганизмов и, следовательно, сдерживает их деятельность. Косвенная опасность для человека заключается в том, что из попавшего в отходы тетрахлорметана в анаэробных условиях образуется хлороформ (СНСl₃), который, как известно, обладает наркотическим действием. Прямая же угроза здоровью человека состоит в возможных изменениях печени.

К числу хлорированных углеводородов, обладающих некоторым отравляющим действием на печень, относится, среди других, и трихлорэтилен. Этот растворитель используют главным образом для обезжиривания поверхности металлов; кроме того, в качестве растворителя для ряда веществ (в том числе природного происхождения), а также в небольших количествах для синтеза. Около 90-100% всего производимого трихлорэтилена попадает в окружающую среду, главная часть — в воздух, остальная — в твердые отходы и сточные воды [3].

1.4 Фенолы

Фенол применяется в производстве фенолформальдегидных смол, которые являются первыми промышленными синтетическими смолами (их производство под названием «бакелит» было начато еще в 1909 г.). Производство фенолоформальдегидных смол, изделий и материалов на их основе (связующие для фенопластов, термоизоляционные материалы, древесные пластики, например, хорошо известные в быту ДСП, фанера, литейные формы и абразивы, а также основа многих лаков и клеев) представляет собой один из основных источников поступления фенолов в природную среду — в воду и почву. Крезолы широко применяются для пропитки железнодорожных шпал и в целях дезинфекции.

Особенно токсичны производные фенола, например пентахлорфенол. Его применяют для пропитки древесины и других неметаллических материалов. Он получил широкое распространение для обработки преимущественно закрытых помещений. Этот препарат обладает сильными фунгицидными, бактерицидными и инсектицидными свойствами; особенно широко он используется при обработке древесины, ограниченное применение он находит и в других областях. Пентахлорфенол плохо растворяется в воде и с трудом проникает в древесину. Поэтому для обработки древесины чаще используют пентахлорфенолят натрия, который гораздо лучше растворяется в воде (22,4 г в 100 г воды при 20°С). В древесине при обработке соляной кислотой или ССЬ можно вновь получить малорастворимую форму. Обработанные строительные материалы постоянно будут выделять следы пентахлорфенола в окружающее пространство, в том числе и во внутренние помещения. Пентахлорфенол образуется в окружающей среде также при метаболических превращениях гексахлорбензола, распространенного фунгицида, который используется как для защиты посевов, так и при обработке древесины.

Во внутренних помещениях концентрация пентахлорфенола может составлять около 0,5 мкг/м 3 воздуха при ПДК (Германия) 500 мкг/м 3 . Несмотря на различие в 10 3 раз, измеренная загрязненность воздуха в закрытых помещениях может представлять опасность для здоровья находящихся в них людей [4].

почва загрязнение диоксин фенол

Глава 2. Контроль над загрязнением почв

2.1 Анализ загрязнений почвы

Если рассматривать почву лишь как резервуар, в котором в силу тех или иных причин (в основном из антропогенных источников) накапливаются вредные химические вещества органического и неорганического происхождения, то возможные артефакты, влияющие на правильность анализа (идентификации), следует искать именно на этой стадии аналитической процедуры. При извлечении загрязняющих веществ из почвы возможны следующие основные артефакты:

внесение посторонних примесей растворителем-экстрагентом;

неравномерное извлечение загрязнений различной природы;

разложение целевых компонентов при термодесорбционном извлечении.

Наиболее характерными артефактами при экстракционном извлечении токсичных выществ из почвы (экстрагенты — вода или органические растворители) являются внесение в пробу примесей из растворителя или неравномерное извлечение из почвы соединений различных классов. В случае, когда эта «неравномерность» достигает 50-60% и более, искажаются не только результаты количественного определения загрязнений, но также (и это главное) плохо экстрагирующиеся примеси могут «потеряться» на фоне значительно больших концентраций других компонентов, что приведет к существенному искажению идентификации загрязняющих почву веществ.

Поэтому при анализе сложных смесей загрязнений почвы (например, содержащих N₂, NO_x, NH3, СО₂, РН₃, углеводороды и сернистые соединения) следует или использовать термодесорбцию, или быть достаточно осмотрительными при выборе растворителя. В частности, при использовании в качестве экстрагентов воды, метанола, смесей воды и метанола и других полярных растворителей в водном растворе будут хорошо «открываться» лишь растворимые в воде соединения, а в полярных растворителях окажутся преимущественно полярные соединения (спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и др.).

Третьим фактором, способным существенно изменить состав загрязняющих веществ при анализе почвы, является термодесорбция на стадии извлечения токсичных веществ из матрицы. В этом случае для устранения возможных артефактов следует осуществлять термодесорбцию в мягких условиях, медленно нагревая почву (или сорбционную трубку после улавливания загрязнений из почвы) от

40°С до 150-200°С [1].

2.1 Извлечение загрязняющих веществ из почвы

жидкостная экстракция

экстракция в микроволновом поле

экстракция субкритической водой

сверхкритическая флюидная экстракция

парофазный анализ

Предприятиям и производителям транспорта необходимо больше внимания уделять проблемам экологии, так как с каждым годом экологическая ситуация ухудшается.

Список использованной литературы

1. Анализ загрязненной почвы и опасных отходов: Практическое руководство / Ю.С. Другов, А. А Родин. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007-424с.: ил. — (Методы в химии)

2. Оценка степени загрязнении почвы химическими веществами. Ч.I. Тяжелыми металлами пестицидами. М.: Минприроды РФ, 1985.

3. Определение органических веществ в почвах и отходах производства и потребления. Сборник методических указаний. МУК 4.1.1061-4.1.1062-01. Издание официальное. М.: Минздрав Росии. 1995.

4. Ревелль П.,Ревелль Ч. — Среда нашего обитания, кн.2. Загрязнение воды и воздуха. Пер. с англ., М.: Мир, 1995, с.296.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Методы оценки загрязнения почв в объективном представлении о состояние почвы. Оценка опасности загрязнения почв. Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы. Биодиагностика техногенного загрязнения почв.

реферат [54,0 K], добавлен 13.04.2008

Понятие и структура почвы. Источники ее загрязнения. Виды загрязняющих природную среду веществ. Характеристики основных загрязнителей. Методы их контроля Исследование почв территории поселка по содержанию в них кислотности, железа, нитратов и кальция.

курсовая работа [587,8 K], добавлен 27.02.2014

Сущность метода подземной закачки промышленных сточных вод. Объем и источники загрязнения подземных вод в США. Характеристика химического загрязнения почв Российской Федерации. Загрязнение почв отходами, нефтепродуктами, военно-промышленным комплексом.

реферат [2,5 M], добавлен 13.01.2012

Химические вещества, токсически опасные для человека: свинец; ртуть; кадмий; диоксины; полициклические ароматические углеводороды; летучие органические соединения. Факторы, определяющие здоровье человека. Влияние загрязнения воздуха на здоровье человека.

курсовая работа [78,1 K], добавлен 29.03.2010

Источники, характер и степень загрязнения урбанозёмов и почв. Районы г. Челябинска, подверженные наиболее интенсивному загрязнению. Влияние загрязнения почв тяжелыми металлами на растительность. Формы нахождения тяжелых металлов в выбросах и почве.

дипломная работа [183,3 K], добавлен 02.10.2015

Контроль загрязнения почв промышленными источниками и транспортными магистралями. Изучение особенностей отбора, транспортирования, хранения, подготовки к анализу и анализа проб. Исследование методов титрования, гравиметрии, фотометрии и полярографии.

доклад [25,6 K], добавлен 13.01.2016

Основные источники загрязнения: промышленные предприятия; автомобильный транспорт; энергетика. Природные и техногенные источники загрязнения воды, почвы. Главные источники загрязнения атмосферы. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе.

презентация [1,8 M], добавлен 24.02.2016

Источник