Основные виды антропогенного загрязнения почвы
Почва – это сложное природное образование, в котором содержатся органические и минеральные вещества, почвенная влага, воздух и живые существа.
Почва является результатом взаимодействия климата, почвообразовательных пород, рельефа местности, живых организмов и деятельности человека.
Почва необходима для жизни растений и животных. От ее химического состава зависит качество подземных вод, она является тем звеном, которое связывает живой мир с неживым.
В почве осуществляются процессы, обеспечивающие переработку отходов и сточных вод, а также процессы, обеспечивающие сохранение экологического равновесия.
Почва представляет наружную оболочку литосферы – внешней оболочки Земли, имеющей очень сложное зональное строение.
Почва является одним из самых ценных медленно возобновляемых ресурсов планеты. На ее образование и восстановление необходимы тысячи лет. Почва, как один из основных компонентов биосферы, является важнейшим связывающим звеном как всех наземных биоценозов, так и биосферы Земли в целом.
Как биологический фактор среды почва является связывающим звеном между водой, человеком и воздухом.
Изъятие почвы из природного комплекса, ухудшение ее плодородия приводит к уменьшению растительности, увеличению загрязнения и ухудшению состава атмосферы.
Почва, как и другие объекты окружающей среды, подвергается комплексному загрязнению различными химическими соединениями.
В настоящее время почва в различных населенных пунктах и их окрестностях постоянно подвергается негативному антропогенному влиянию, которое нарушает механизм самоочищения почвы и способствует постепенной ее деградации.
В результате влияния антропогенного вмешательства в почве изменяются ее химический состав, влажность и температура, нарушается режим аэрации. Изменяется по вертикали и горизонтали видовой состав растительного покрова, животного мира.
Меняется видовой и количественный состав микроорганизмов, нарушается режим их жизнедеятельности, что очень негативно сказывается на процессах почвообразования и ее самоочищения.
Одним из вредных воздействий промышленных предприятий на почву является засоление почвы в результате выпадения кислотных дождей. Выпадение кислотных дождей, образование смогов способствуют снижению плодородия почвы.
Негативную роль играют бытовые, промышленные отходы и их стоки, которые не только загрязняют земельные угодья, но и создают угрозу загрязнения атмосферы, поверхностных и грунтовых вод.
В почву попадают отходы различных отраслей промышленности – деревообрабатывающей, легкой, пищевой, машиностроительной, металлургической, рудодобывающей, угольной, нефтеперерабатывающей, химической и пр.
Почвы урбанизированных территорий загрязняются органическими веществами, промышленными отходами, ядохимикатами, поверхностно – активными вещества, патогенными и генетически измененными видами микроорганизмов, гельминтами.
Накопление в почве патогенных микроорганизмов нередко является причиной возникновения инфекционных заболеваний среди людей, сельскохозяйственных и диких животных.
В толще отбросов развиваются гнилостные процессы, сопровождающиеся выделением паров и газов с неприятным запахом (аммиак, сероводород, индол, скатол, метилмеркаптан и пр.).
Вместе с отходами в почву попадает большое количество тяжелых металлов – цинк, свинец, ртуть, молибден, стронций, медь, железо, никель и др. И как следствие этого – тяжелые металлы в высоких концентрациях накапливаются в растительных организмах, а от них – в организме насекомых, опыляющих растения и в организме птиц, поедающих насекомых, а также в органах животных, питающихся этой растительностью, и в органах людей, используемых с пищевыми целями овощи, фрукты и мясо животных, загрязненных этими металлами.
Из загрязненной почвы вместе с водой (дождевой, сточной) тяжелые металлы попадают в водоемы, где аккумулируются в фито- и зоопланктоне, а от них попадают в организм рыб.
Употребление рыбы, как и пищевых продуктов растительного и животного происхождения, насыщенных тяжелыми металлами, является причиной возникновения специфических заболеваний у людей.
Тяжелые металлы блокируют ферменты, регулирующие нормальный ритм обмена веществ.
Аналогичное явление наблюдается у животных, поедающих растения, выросших на загрязненной почве и накопивших в себе тяжелые металлы.
Отравленные растения не только способствуют отравлению животных, но и сами заболевают и погибают.
Накопление в почве больших количеств тяжелых металлов и различных химических веществ не только оказывает угнетающее действие на рост и развитие растительных организмов, не только нарушает ритм всех природных процессов, не только способствует гибели всех живых организмов, но еще и делает такую почву бесплодной.
Большую угрозу для почвы представляет химизация сельского хозяйства.
Арсенал химических веществ, применяемых в сельском хозяйстве велик и разнообразен – это гербициды, пестициды, инсектициды, минеральные удобрения.
Видовой состав этих веществ постоянно совершенствуется, а производство их все время увеличивается. Загрязнение ними почвы приводит к нарушению процессов почвообразования, самоочищения, жизнедеятельности микроорганизмов, растений и животных.
В условиях возрастающей химизации наблюдается увеличение аллергических заболеваний среди населения, увеличение дерматитов, снижение функции печени и защитной деятельности клеток слизистых оболочек дыхательных путей, отмечается дисбаланс иммунокомпетентных клеток.
Почва является той средой, через которую возможно проникновение различных загрязнителей в поверхностные и подземные воды, в растительные организмы через их корневую систему.
Различные загрязнители в почву вносятся не только с промышленными, но с промышленно – бытовыми сточными водами, с минеральными удобрениями, при орошении земельных угодий водой открытых поверхностных водоемов, при захоронении токсических веществ и складировании твердых отходов.
Одними из постоянных загрязнителей почвы являются поверхностно – активные вещества (ПАВ).
В почве содержатся различные микроорганизмы, играющие большую роль в круговороте веществ, в процессах почвообразования, способных вызвать инфекционные заболевания у людей, растений, животных, птиц, насекомых, членистоногих.
Многие из микроорганизмов, обитающие в почве, перерабатывают гумосовый слой, улучшают структуру почвы, превращают органические соединения в усвояемые растениями формы.
С повышением кислотности почвы и образованием растворимых форм токсических металлов активность микроорганизмов снижается, особенно в переработке лесной растительной подстилки.
При избытке в почве соединений азота, поступающих в нее вместе с осадками, подавляется микоризная активность грибов. В результате этого нарушается поступление питательных веществ в растения через их корневую систему и увеличивается опасность возникновения инфекционных болезней среди растений. Особенно это опасно для лесов, находящихся в зоне большого количества годовых осадков.
Большую угрозу представляет радиоактивное загрязнение.
Биосферу нельзя считать в безопасности даже и в том случае, если радиоактивные вещества зарываются в почву, потому что их распространение осуществляется через почву.
Растительный мир через корневую систему накапливает эти вещества в стеблях, в листве и ветвях. Животные, поедая эти растения, заражаются радиоактивными веществами, а от животных эти вещества попадают в организм человека.
Активная деятельность человека способствует изменению экологии окружающей среды, что нередко сказывается отрицательно на здоровье населения.
Так, распашка земель, безграмотная эксплуатация лесов, загрязнение водоемов, увеличение транспортных магистралей вызывает переселение грызунов и кровососущих насекомых в новые районы. Это в свою очередь способствует распространению зоонозных и трансмиссивных инфекций на новых территориях, увеличению риска заражения людей.
Переселение людей на необжитые территории и выращивание свиней способствует появлению в этих местах крыс, которые способствуют возникновению лептоспирозов у свиней и людей.
При расширении площадей рисовых полей также усиливается опасность заражения на новых территориях людей лептоспирами.
Активное преобразование природы человеком сопровождается, как правило, исчезновением на больших территориях ландшафтов, не тронутых рукой человека.
Процесс преобразования ландшафтов способен оказывать многообразное влияние на распространение микроорганизмов, а следовательно, и распространение инфекционных заболеваний.
В одних случаях происходит затухание и даже ликвидация того или иного инфекционного заболевания, в других, наоборот, — приспособление и расширение ареала существования возбудителей, способных вызвать инфекцию у животных и растительных организмов.
К основным путям антропогенного преобразования ландшафта, влияющим на динамику и структуру биоценозов относятся:
— создание искусственных водохранилищ при строительстве ирригационных систем, гидроэлектростанций;
— гидромелиоративные работы по увлажнению засушливых территорий или по осушению избыточно увлажненных и заболоченных территорий;
— освоение целинных и залежных земель;
— эксплуатация лесов;
— строительство дорог и населенных пунктов;
— освоение новых пастбищных угодий;
— увеличение поголовья сельскохозяйственных животных на ограниченных территориях.
Особенно крупные изменения экологических условий происходят в результате создания огромных искусственных водоемов. Они резко меняют географию местности и метеорологический режим прилегающих территорий. Изменяется при этом растительность фауна, численность отдельных видов животных, меняется их биология, нарушаются прежние биоценотические отношения и создаются новые.
Строительство новых транспортных и энергетических магистралей способствует более быстрому проникновению грызунов на территории ранее ими не заселенные, созданию новых очагов инфекционных заболеваний и общению человека с этими очагами.
Освоение целинных и залежных земель вызывает изменения в степных биоценозах, способствует миграции степных грызунов на новые территории, а вместе с ними и перемещению возбудителей, патогенных для людей.
Расширению границ природных очагов инфекций способствует расширение площадей выпаса скота. Развитие животноводческих комплексов и птицефабрик является причиной интенсификации аэрогенного и алиментарного пути передачи возбудителей инфекций.
Создание искусственных водоемов – водохранилищ способствует распространению среди людей тех инфекций, возбудители которых передаются кровососущими насекомыми. Жизнедеятельность таких насекомых связана с водоемами. Примером такого заболевания является малярия. Гидротехническое строительство способствует росту заболеваемости и смертности от малярии.
Образование новых водоемов, создание рисовых полей, образование заболоченности способствуют возникновению новых очагов лептоспирозов.
Развитие в искусственных водоемах фауны озерного типа ведет к активации очагов дифиллоботриоза.
При искусственном орошении земель животное население обогащается и Изменяется по составу. Концентрируются как полезные виды почвообразователей и опылителей, так и многие виды животных, являющихся источниками или переносчиками возбудителей инфекционных заболеваний.
Гидромелиоративные работы по осушению избыточно увлажненных территорий ведут к изменению гидрологического режима территории, к фронтальному изменению местных биоценозов. С одной стороны, такие работы способствуют уничтожению влаголюбивых обитателей (малярийный комар), а с другой стороны способствуют возникновению новых очагов туляремии.
В условиях антропогенного загрязнения почвы эпидемический процесс при инфекционных процессах характеризуется своеобразием, связанным с изменением среды обитания биоценозов, с изменением среды и условиями обитания человека, микроорганизмов, переносчиков и источников возбудителей инфекций.
Большую роль в вопросах охраны здоровья человека играет санитарная охрана почвы.
Источник
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