Загрязнение почвы: причины, последствия и пути решения
Источники загрязнения почвы – это химические вещества и микроорганизмы, присутствие которых изменяет физические, химические и биологические свойства почвы, что приводит к снижению плодородия почвы, то есть её полезности. Ухудшение состояния и качества почвы также вызвано чрезмерной эксплуатацией и неправильным ее использованием фермерами.
Типы и источники загрязнения и деградации почв
Загрязнение почвы в России вызывается всеми химическими соединениями, радиоактивными элементами и микроорганизмами, присутствующими в почве в повышенных количествах. Результат –изменения характеристик почвы, что препятствует ее нормальному использованию.
Причины загрязнения почвы отмечаются в следующем:
- Газы и пыль, выбрасываемые промышленными предприятиями (химическими, нефтехимическими, цементными, сталелитейными заводами, электростанциями и т. д.);
- Твердые и жидкие промышленные и городские отходы;
- Химикаты, используемые в сельском хозяйстве (удобрения, химические средства защиты растений);
- Выбросы транспортных средств.
Другие факторы, разрушающие почву, – это природные явления, происходящие без вмешательства человека. К ним относятся такие естественные виды загрязнения почвы, как землетрясения, эрозия, засуха, пожары.
Эрозия почвы
Эрозия почвы – это процесс вымывания или растворения поверхностного слоя почвы. Другое определение – перемещение, сортировка и осаждение в другом регионе частиц почвы, вызванное вымыванием поверхностного слоя почвы дождевой или речной водой (водная эрозия) или сдуванием — ветровой эрозией.
Эрозия также может быть вызвана деятельностью человека, а именно:
- Неправильно проведенной мелиорацией;
- Вырубкой и сжиганием лесов;
- Слишком интенсивным выпасом животных;
- Ведением интенсивного сельского хозяйства;
- Чрезмерной эксплуатацией водных ресурсов.
Все это вместе или по отдельности приводит к постепенному ухудшению качества земли. Когда почва на участке полностью теряет свою потребительскую ценность, происходит ее опустынивание.
Почвы, на которых невозможно выращивание сельскохозяйственных культур, называют мертвыми почвами. В естественных условиях они встречаются:
- в непосредственной близости от действующих вулканов;
- в пустынных районах;
- в промышленных ландшафтах, например, в отвалах.
Нередко этот процесс необратим, сопровождается сильным преобразованием земель. Строительство домов, укладка асфальта, тротуаров, выкапыванием карьеров, все это пример человеческой деятельности, полностью разрушающей определенные элементы окружающей среды.
Химическое загрязнение почвы
Однако наибольшее влияние на нарушение биологического баланса почвы оказывает химическое загрязнение. Его основные источники – промышленность, сельское хозяйство и транспорт. Воздействие этих отраслей человеческой деятельности может привести к усталости почвы, снижению ее плодородия.
В крайних случаях загрязнение приводит к деградации почвы и растительности — опустыниванию. Примером такой деградации является техническое разрушение почвы.
Промышленные предприятия выбрасывают пыль, содержащую тяжелые металлы (например, свинец, ртуть) и газы (например, соединения серы, азота, хлора). Также источником загрязнения являются сырая нефть и ее производные, радиоактивные вещества. Наконец, на загрязнение в значительной степени влияет захоронение промышленных отходов.
Сельское хозяйство и транспорт, как источники загрязнения почвы
Современные сельскохозяйственные технологии также оказывают значительное влияние на химическое загрязнение почв. Причина – химическая обработка сельскохозяйственных культур. Применяются средства защиты растений – пестициды и токсичные компоненты, содержащиеся в удобрениях и средствах для роста растений.
Особенно негативно влияет на качество почв автомобильный транспорт:
- Загрязняет почву и растительность выхлопными газами, содержащими соединения свинца и вредные углеводороды;
- Отрицательно влияет на состояние почв из-за вышеупомянутой технической деградации почв, вызванной строительством коммуникационных и транспортных путей.
Последствия загрязнения почвы
Загрязнение изменяет состав и состояние почвы химически, физически и биологически. Чрезмерное использование искусственных удобрений и использование средств защиты растений нарушают течение вегетации растений и ухудшают структуру почвы. Это приводит к снижению плодородия почвы, что, в свою очередь, снижает урожайность. Следствием этого является снижение качества пищи и качества кормов для животных.
Основные последствия загрязнения почвы:
- Засоление, несоответствующая реакция (подщелачивание или закисление), сопровождающееся вымыванием питательных веществ, особенно калия;
- Ухудшение структуры почвы – пересушивание или заиление;
- Снижение плодородия почвы в результате изменения ее физических, химических и микробиологических свойств;
- Отрицательное влияние загрязнения почвы на развитие растений и организмов на более высоких уровнях пищевой цепи (на животных и человеке).
Химические загрязнители почвы в результате промышленной деятельности могут проникать через сельскохозяйственные культуры, а затем попадать в организмы животных и людей. Они также могут оказывать прямое влияние на загрязнение поверхностных и подземных вод в результате вымывания вредных веществ из почв.
Техническое и химическое загрязнение разрушает экологическую и эстетическую ценность растительного покрова. Химическое воздействие на состояние почвы изменяет ее pH, вызывая закисление. Подкисление почв приводит к угнетению развития микроорганизмов, а под влиянием процессов разложения органических веществ, выделяются ядовитые вещества.
Пути решения загрязнения почвы
Основные пути решения проблемы загрязнения почвы:
- Правильное земледелие с использованием преимущественно натуральных удобрений, рациональное использование искусственных удобрений и средств защиты растений;
- Предотвращение эрозии – мелиоративные работы, среднеполевые насаждения, облесение пустошей;
- Предотвращение загрязнения почвы из муниципальных источников – сокращение количества отходов и надлежащее управление (сортировка отходов, компостирование, сбор опасных отходов), очистка сточных вод;
- Ограничение промышленных источников загрязнения почвы – использование современных экологически чистых технологий и правильное обращение с производственными отходами;
- Очистка почвы от токсичных веществ и раскисление закисленной почвы;
- Для восстановления загрязненных почв предпринимаются сложные, многоступенчатые меры по восстановлению их полезности – рекультивация почв. Но такой территории требуется много лет, чтобы снова образовался слой почвы.
К сожалению, некоторые химические загрязнители могут оставаться в почве веками, и никакая обработка не может этого изменить. Поэтому, чтобы ускорить процесс удаления токсичных веществ из почвы и их реабилитации, загрязненную почву смешивают с чистой.
Источник
Актуальные вопросы оценки загрязнения почвенного покрова вблизи автомагистралей
Труды Всероссийского научно-практического семинара
«Экологизация автомобильного транспорта», МАНЭБ. СПб. 2003 г., с. 83-88
Актуальные вопросы оценки загрязнения
почвенного покрова вблизи автомагистралей
к. т.н., чл.-корр. МАНЭБ,
зам. главного инженера
-Дорсервис»
Негативное воздействие автомобильного транспорта на почвенный покров придорожной полосы определяется поступлением в почву самых разнообразных химических веществ, среди которых тяжелым металлам и, прежде всего, свинцу и его соединениям в многочисленных исследованиях уделялось наиболее пристальное внимание. Однако проблема загрязнения свинцом придорожного почвенного покрова становится все менее актуальной. Связано это, как с существующим уже не одно десятилетие запретом на использование этилированных бензинов в крупных городах России, так и с фактическим прекращением их выпуска к настоящему моменту. В то же время все более остро начинает проявляться проблема загрязнения почв нефтепродуктами, бенз(а)пиреном, соединениями цинка и некоторых других тяжелых металлов.
Опыт экологических исследований почвенного покрова вблизи многочисленных автомобильных магистралей, накопленный -Дорсервис», свидетельствует, что, например, повышенное содержание цинка стало характерным явлением, которое в силу своей экологической опасности требует пристального контроля и внимательного изучения.
Цинк поступает в придорожное пространство в результате истирания различных деталей, эрозии оцинкованных поверхностей, износа шин, за счет использования в маслах присадок, содержащих этот металл. Так, в качестве антиокислительных присадок к моторным маслам применяют диалкил — и диарилдитиофосфаты цинка, которые улучшают также антикоррозионные свойства и уменьшают износ деталей. Введение в состав масел дитиофосфатов цинка часто оказывается достаточным для предотвращения коррозионно-механического изнашивания и модифицирования поверхностей тяжело нагруженных деталей во избежание задиров или усталостного выкрашивания. Массовая доля цинка в моторных маслах для бензиновых двигателей составляет 0,09 — 0,12 %, в маслах для дизельных двигателей — 0,05 – 0,1 %. После отказа от использования соединений кадмия в процессах вулканизации резины и замены их соединениями цинка истирание автомобильных шин также стало одним из источников накопления этого металла вдоль дорог. В последнее время для борьбы с коррозией широко используется за рубежом и интенсивно внедряется у нас оцинковка кузовных деталей автомобилей, прежде всего днища, что влечет за собой дополнительное поступление цинка в придорожное пространство.
В результате этих процессов вдоль автомобильных дорог формируются геохимические аномалии цинка. К сожалению, методология расчетов накопления цинка в придорожных почвах пока не разработана, происходящие в почве процессы миграции и накопления цинка недостаточно изучены, что не позволяет уверенно прогнозировать процессы его распределения в почве. Тем полезнее тот опыт наблюдений за содержанием цинка в почве, который накоплен в исследованиях -Дорсервис».
При контроле содержания цинка в почве в наших исследованиях, как правило, концентрации цинка определяются непосредственно у основания дорожного полотна и затем в нескольких точках, постепенно удаляющихся от кромки дороги. Это позволяет оценить по изменению концентраций цинка с расстоянием какой вклад привносит собственно дорога по сравнению с его существующим фоновым содержанием в почве.
Особое внимание исследованию содержания цинка в почве, учитывая важность поставленных задач, было уделено при проведении инженерно-экологических изысканий в обеспечение строительства первой очереди Кольцевой автомобильной дороги (КАД) вокруг Санкт-Петербурга. Всего на содержание цинка было исследовано более тысячи проб почв, отобранных по трассе, как на участках не подверженных выраженному антропогенному воздействию (сельскохозяйственные угодья), так и в местах его возможного проявления (пересечения с магистралями, почвы около свалок).
Химический анализ образцов почвы проводился в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб», ГОСТ 17.4.4.02 –84 и ГОСТ , а также по методике, изложенной в РД 5.УЕИА «Почвы городских территорий». Массовые концентрации цинка устанавливались атомно-эмиссионным методом. Подготовка проб к анализу проводилась методом кислотного разложения азотной кислотой, предел обнаружения цинка в почвах составлял 0,2 мг/кг.
Характерные распределения концентраций цинка, полученные около автомобильных дорог, пересекающих трассу КАД, изображены на рис.1, 2. Они свидетельствуют о том, что вблизи дорожного полотна наблюдаются повышенные концентрации цинка, обычно превышающие санитарно-гигиенические нормативы. Величина ОДК с учетом фона в соответствии с ГН 2.1.7.020-94 для цинка устанавливается следующим образом:
а) для песчаных и супесчаных почв – 55 мг/кг;
б) для кислых (суглинистых и глинистых) почв, рН
Источник
Оценка загрязнения почв тяжелыми металлами в зависимости от удаленности автодорог
Дата публикации: 15.06.2020 2020-06-15
Статья просмотрена: 150 раз
Библиографическое описание:
Бейсеев, А. О. Оценка загрязнения почв тяжелыми металлами в зависимости от удаленности автодорог / А. О. Бейсеев, Айбек Нурланулы Бидайык. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 25 (315). — С. 367-371. — URL: https://moluch.ru/archive/315/71758/ (дата обращения: 11.12.2021).
Почва является наиболее объективным и стабильным индикатором антропогенного загрязнения, в отличие от воздуха и воды. Почва может отражать более точный уровень загрязняющих веществ и их распределение. В статье рассмотрены закономерности содержание подвижных форм тяжелых металлов на различном расстоянии от автомагистрали в сравнении с ПДК. Показано, что верхний слой почв, прилегающих к автомагистрали, загрязнен тяжелыми металлами в количествах близких и превышающих предельно допустимые концентрации, что указывает на негативное влияние выбросов автомобильного транспорта.
Ключевые слова: почвенный покров, загрязнение почв, тяжелые металлы, цинк.
Загрязнение почвенного покрова в крупных городах является одной из основных проблем охраны окружающей среды. Почва является наиболее объективным и стабильным индикатором антропогенного загрязнения, в отличие от воздуха и воды [1]. Почва может отражать более точный уровень загрязняющих веществ и их распределение. Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнителем являются тяжелые металлы [2, 3].
Транспортный комплекс в настоящее время является одним из мощных источников загрязнения окружающей среды. Наибольший вклад в загрязнения города Алматы вносит автотранспорт, выбросы которого составляют более 80 % [4, 5].
Так статистические данные Казгидромета о состоянии окружающей среды показывают увеличение выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от передвижных источников по сравнению с предыдущими годами [6]. Это связано, с одной стороны, с увеличением количества транспортных средств в городе, с другой, говорит о необходимости более тщательно контролировать их техническое состояние. Так по данным комитета по статистики МНЭ РК общий объем легковых автомобилей в городе составляет 456 966 штук (весна 2017г), при этом автомобили в возрасте старше 10 лет составили 60 % от общего объема автопарка страны [7].
Такой рост автотранспорта, в городе провоцирует пробки, стоя в которых автомобили резко увеличивают выброс в атмосферный воздух загрязняющих веществ, что в свою очередь приводит к увеличению выбросов в атмосферу различных тяжелых металлов и тем самым к ухудшению качества почв [8,9].
В связи с этим возникла необходимость оценить состояние проблемы загрязнения почвенного покрова в крупнейшем городе Казахстана, который развивается особенно стремительно.
Целью данного исследования является оценка уровня загрязнения почв города Алматы, в зависимости от места расположения от основных дорог. При этом были поставлены задачи, сравнить различные территории на содержания тяжелых металлов и определить среднее содержание в верхнем 10 см слое почвы.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования является состояние загрязнения почв города Алматы. Основными методами исследования выбраны физико-статистический, сравнительно — аналитический, математическая обработка эмпирических данных.
В качестве исходных данных использовались материалы по загрязнению почв городов Казахстана за 2013 -2015гг и 2017–2018гг [6].
Результаты исследования
В зависимости от загруженности участка улицы разными видами автотранспорта, расположения промышленных предприятий, источников теплосети, магистральных улиц, рельефа территории и т. д., выделены стационарные точки наблюдения города. Представленные пункты являются центром мониторинга загрязнения природной среды: парковая зона КазНУ; АХБК; проспект Абая и проспект Сейфулина (автомагистраль); ВАЗ; роща Баумана; Аэропорт; мкр-н Дорожник.
Необходимо отметить, что к числу приоритетных загрязнителей атмосферы, поступающих в городскую среду с отработавшими газами автомобилей, относится свинец. Как правило его добавляют в низкокачественный бензин для повышения качества, а как известно тетраэтил (метил) свинец представляет опасность для здоровья человека. Такой бензин называют «этилированным», в других странах его точное название leaded gasoline (бензин, содержащий свинец) [10,11].
По различным оценкам в результате сжигания жидкого топлива в атмосферу выбрасывается от 180 до 260 тысяч тонн свинцовых частиц, а этот показатель намного превосходит естественное поступление свинца, например при извержении вулканов.
Такой высокоактивный свинец хорошо «впитывается» в почву вдоль основных дорог, попадая в дальнейшем в растения [8].
Рассмотрим, какова закономерность распространения свинца по районам города Алматы [12], за период с 2013–2015 гг (рис. 1).
Рис. 1. Содержания свинца (в мг/кг) в различных регионах города за 2013–2015 гг.
Так из рисунка 1 видно, что в 2013г на всех постах уровень содержания свинца в почвах выше по сравнению с 2014 и 2015гг. Исключение составляет посты № 6 и 7, где уровень свинца, наоборот, с каждым годом растет.
Поскольку главным источником свинца, является автотранспорт, работающий на бензине, то наиболее высокий уровень загрязнения приходится на посты под номером 3 и 4 [12].
При дальнейшем изучении содержания тяжелых металлов в отобранных образцах почвы, прилегающей вдоль автомагистралей, показало следующие концентрации (рис 2,3).
Так как наиболее загрязнёнными оказались посты № 3 и 4, было интересно проследить изменение концентрации цинка, свинца и меди в почвенных образцах непосредственно от дороги и на расстоянии 50 и100 метров.
Рис. 2.Содержание подвижных форм тяжелых металлов на различном расстоянии от автомагистрали в сравнении с ПДК на посту № 3
В результате полученных данных выявлено, что содержание тяжелых металлов в отобранных образцах почвы, очень высоко и находится выше допустимых концентраций. Так количество свинца у дороги в точке 3 и 4 превышало ПДК почти в 3 раза, с последующим понижением до 42 мг/кг. Изменение концентраций содержания свинца мало изменяется в зависимости от времени года, так как главный его источник автотранспорт [13].
Если обратиться к цинку, то его содержание в почвах несколько ниже и на расстоянии 100 м от дороги практически не превышает ПДК. Загрязнение почв таким тяжелым металлом как медь, также вызывает опасение, при ПДК со значение 3, концентрация меди может достигать до 9 мг/кг.
Кроме того, если сравнивать посты на точках 3 и 4, то можно наблюдать разницу в концентрации тяжёлых металлов и их степени содержания в зависимости от удаления автодороги. Так пост № 3 находится в центре города на пересечении улиц Сейфулина и Абая, где в течении суток проходит огромный поток автомашин. Поэтому и концентрации всех исследуемых тяжёлых металлов значи-тельно выше. Но при удалении от дороги на расстояние 50 и 100 м, наблюдается последовательное снижение данных загрязнителей. На посту № 4, который находится в районе ВАЗа, концентрации всех исследуемых ТМ значительно ниже, но при удалении от дороги на расстояние 50 метров, не происходит значительного снижения, а в некоторых случаях как с цинком и свинцом наблюдается незначительное повышение. Скорее всего это связано с тем, что пост № 4 находится в нижней части города, где тяжёлые металлы с талыми водами смываются в более низкие участки от магистрали. Известно, что подвижные формы тяжелых металлов быстро мигрируют и хорошо переносятся поверхностными водами [14–15].
Заключение
Присутствие в почвах высоких концентраций тяжелых металлов ярко отражает степень техногенного загрязнения урбанизированной территории. Проведенные исследования показали, что верхний слой почвы, находящийся ближе к автодорогам, загрязнен тяжелыми металлами, которые превышает предельно допустимые концентрации.
Самыми загрязненными районами, ПДК которых превышает допустимые нормы, являются регион ВАЗа, и перекресток улиц Абая и Сейфулина, где наблюдается высокая проходимость автотранспорта.
В результате исследования выявлена определенная закономерность в распределении тяжелых металлов в зависимости от расстояния до источника загрязенения. Так концентрации некоторых ТМ на посту № 4, несколько повысились при удалении от дороги в отличии от поста № 3, где идет закономерное снижение концентраций.
Источник