Защита почв от вредных воздействий

Защита земель и почв от загрязнения

Основные источники загрязнения почвы — осаждение выбросов промышленных предприятий и средств транспорта, а также загрязнения от мест ликвидации и захоронения промышленных и бытовых отходов. Защита почв от загрязнения имеет специфические особенности.

При защите почв от загрязнения нужно учитывать, что в почве происходит накопление веществ, поскольку она является малоподвижной средой и миграция загрязнений в почве происходит гораздо медленнее, чем в атмосфере и гидросфере; влияние загрязнения почвы на человека проявляется косвенно через качество сельскохозяйственной продукции, а влияние на фауну и флору — непосредственное; характер и степень влияния загрязнения почв на человека и биосферу изучено гораздо в меньшей степени, чем влияние загрязнений атмосферы и гидросферы.

Защита почвы достигается путем снижения процессов седиментации веществ из атмосферы и рационального использования удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве.

Внесение удобрений компенсирует изъятие растениями из почвы фосфора, калия и других веществ. Однако вместе с удобрениями, содержащими эти вещества, в почву вносятся тяжелые металлы и соединения, которые содержатся в удобрениях как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Выведение этих примесей из удобрений — трудоемкий и дорогой процесс. Особую опасность представляет использование в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств.

Защита земель. Для защиты земель используют сбор отходов и их последующую утилизацию или организованное захоронение. Правовые основы обращения с отходами определяются ФЗ «Об отходах производства и потребления» (1998), который преследует две цели:

— предотвращение вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду;

— вовлечение отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья.

Сейчас технически невозможно использовать 2/3 образующихся отходов, причем капитальные вложения при переработке вторичного сырья примерно в 4 раза меньше, чем первичного.

Твердые промышленные отходы (ТПО). Большая доля в общем объеме твердых отходов принадлежит металлическим отходам. Вторичные ресурсы металлов складываются из лома (43 %) и отходов (57 % ). Ломом называют изношенные и вышедшие из употребления детали и изделия из металлов. Отходы — металлы, получаемые при механической обработке отливок и других заготовок, а также не поддающийся исправлению брак в процессе производства.

Основные операции первичной переработки металлоотходов — сортировка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов. Разделка лома состоит в удалении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, пакетирование и брикетирование на прессах. Брикетированию подвергается сухая неокисленная стружка одного вида, не содержащая посторонних примесей. Каждая партия металлоотходов должна сопровождаться удостоверением о взрывобезопасности и безвредности.

Отходы древесины широко используются для изготовления древесно-стружечных плит.

В РФ за счет использования вторичного сырья производится 30 % стали, 25 % бумаги, 20 % цветных металлов. Однако существуют пределы в утилизации отходов. По мере увеличения доли вторичного сырья в материальных циклах идет накопление примесного вещества. Например, в стали, выплавленной из металлолома, накапливается медь, цинк, кобальт. При увеличении степени утилизации отходов требуются большие затраты энергии на очистку и сепарацию данного вида отхода. Из этой закономерности следует вывод о принципиальной недостижимости 100 % -ной утилизации отходов, создания абсолютно безотходного производства.

На большинстве предприятий пластмассы и древесные отходы входят в состав промышленного мусора, при этом разделение мусора на отдельные его компоненты оказывается экономически нецелесообразным. В настоящее время создаются новые технологии обработки, утилизации и ликвидации промышленного мусора. Качественный и количественный состав промышленного мусора любого предприятия примерно стабилен, поэтому технология переработки мусора разрабатываются применительно к конкретному предприятию.

В соответствии с Санитарными правилами «Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов» (1985) промышленные отходы подразделяются на четыре класса: I — класс чрезвычайно опасные (наличие в отходах ртути, хромово­кислого калия, оксида мышьяка и других токсичных веществ); II класс — высоко опасные (наличие хлористой ме­ди и никеля, азотистого свинца, сурьмы и др.); III класс — умеренно опасные (наличие, например, сернокислой меди, оксида свинца, четыреххлористого углерода); IV класс — мало опасные.

Примерный перечень компонентов неутилизируемых твердых промышленных отходов и их содержание, % масс, приведен ниже:

Нефтесодержащие отходы 9,5

Отходы лакокрасочных материалов 0,3

Отходы бумаги 5,8

Древесные отходы 42,8

Отходы полимерных материалов 1,8

Отходы резины 1,4

Отходы стекла 1,6

Текстильные отходы 0,4

Производственный мусор 35,8

Руководитель объекта экономики обязан организовать сбор, временное хранение отходов на территории предприятия, рассчитать норматив образования отходов, согласо­вать лимит на размещение отходов и составить паспорт опасных отходов.

Обработку твердых отходов целесообразно проводить в местах их образования, что сокращает затраты на погрузочно- разгрузочные работы, снижает безвозвратные потери при перевалке и транспортировке. Нетоксичные отходы используются для засыпки оврагов, в качестве изолирующего материала на свалках бытовых отходов, при строительстве до­рог и дамб. Часть токсичных отходов слаборастворимых в воде III и IV классов опасности допускается для совместного складирования и сжигания с твердыми бытовыми отходами при условии соблюдения санитарно-гигиенических требований.

Токсичные промышленные отходы должны подвергаться обработке на специальном региональном полигоне, где осуществляют прием, учет и сбор токсичных отходов, их обезвреживание и захоронение.

Наиболее распространенными методами обезвреживания отходов в настоящее время являются:

— для отходов органического происхождения — сжигание при высоких температурах 900. 1100 °С (при наличии галогеносодержащих соединений до 1200. 1400 °С); при этом методе большая часть всех токсичных отходов обезвреживается , а объем несгоревших остатков может быть дове­ден до 10 % их первоначального объема;

— для неорганических веществ — физико-химическая обработка, которая приводит к образованию безвредных, нерастворимых в воде соединений.

Твердые бытовые отходы (ТБО). Морфологический состав городских ТБО (%) приведен ниже:

Бумага, картон 38,2

Пищевые отходы 36,5

Дерево, листья 1,8

Прочие полимерные материалы 7,0

Металл черный и цветной 3,7

Камни, керамика 0,7

В мировой практике известно более 20 методов переработки ТБО. Наибольшее практическое распространение получили следующие методы: складирование на свалке или полигоне, сжигание, компостирование, комплекс компостирования и сжигания.

Источник

Охрана почвенных ресурсов от антропогенного воздействия

Почва играет важнейшую роль в природных ландшафтах и в экосистемах. Она является важнейшим блоком экосистем, выступает как фактор плодородия для растений и как самая насыщенная организмами среда. Нигде более нельзя встретить такой плотности биоты, как в почве. Именно здесь постоянно идут процессы жизнедеятельности сотен тысяч видов растений, животных, бактерий, грибов. Именно в почве берут свое начало практически все пищевые цепи, забирая из нее минеральные вещества и создавая из них органику, и здесь же они заканчиваются, замыкая круговорот веществ в природе.

Если взглянуть на верхний плодородный слой почвы, можно обнаружить сложное сочетание самых разных компонентов: минеральные частицы; детрито; множество живых организмов от редуцентов (грибов и бактерий) до более крупных детритофагов (дождевых червей, моллюсков, насекомых), формирующих сложную пищевую сеть.

Исключительно важна роль почвы как санитарного барьера. Последнее свойство также связано с высокой насыщенностью жизнью, через посредство которой вещества и поступают в цепи питания, а затем включаются в круговорот. Почва отличается высокими буферными функциями, способностью противостоять нагрузкам, гасить их.

То, что почва — один из важнейших компонентов окружающей природной среды не случайно. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе — почвенном плодородии.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от такого субъективного фактора, как человек, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий и т. д., а значит, остается непостоянным.

Почва, как и большинство других естественных экосистем имеет очень большую устойчивость и «запас прочности». Это означает, что она может выдерживать значительные внешние воздействия и эффективно после них восстанавливаться. Однако, в настоящее время она не в силах справиться с той нагрузкой, что обрушивает на нее человеческая цивилизация. Именно поэтому, к деградации почв (земель) ведут причины преимущественно антропогенного характера.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

• эрозия (ветровая и водная);
• загрязнение;
• вторичное засоление и заболачивание;
• опустынивание;
• истощение земель

Подробнее о каждом виде неблагоприятных факторов и о методах борьбы с ними мы поговорим ниже.

Эрозия почв (земель)

Эрозия почв (от лат. Eros — разъедание) — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия), а также связанные с антропогенными факторами: сельским хозяйством, промышленностью, военным делом.

Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными. Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури.

В наибольшей степени нас в данной работе волнуют именно антропогенные фактроры: промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др. Как видно из описания каждого вида антропогенных факторов, связаны они с человеком лишь на начальном этапе, когда происходит вмешательство человека в природу и определенное воздействие, которое нарушает естественный ход событий. Скажем, военное воздействие само по себе не оказывает эродирующего действия, но оставляет воронки и траншеи, которые в последствии подвергаются ветровой эрозии.

Это означает, что существует два пути борьбы с антропогенными факторами эрозии. Первый — это борьба с последствиями самой деятельности человека, когда еще ветер и вода не успели усугубить ущерб многократно. В этом случае зачастую бывает достаточно проведения рекультивационных работ, т.е. восстановления первоначального состояния почвы, включая нанесение плодородного слоя и высадку растительности.

Но в ряде случаев приходится бороться уже с последствиями эрозии почв усугубленной водой и ветром. Так, чтобы остановить процессы оврагообразования, используются как агротехнические, так и инженерно-технические мероприятия. К агротехническим относят лесопосадку, посевы многолетних трав. К инжинерно-техническим относятся сположение склонов, их укрепление, строительство лотков для стока вод.

Для прекращения ветровой эрозии (дефляционных процессов) также используют сочетание нанесения на поверхность почв связующих химических веществ (различного рода полимеров) при одновременном посеве многолетних трав, посадке кустарников и деревьев.

Все эти методы позволяют укрепить, консолидировать верхний слой почвы, предотвратив вымывание и выдувание отдельных его частиц водой и ветром и таким образом бороться с эрозией.

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений — токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных — лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почвы:

• пестициды (ядохимикаты);
• минеральные удобрения;
• отходы и отбросы производства;

«В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Только в России используется более 100 индивидуальных пестицидов при общем годовом объеме их производства — 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами районами являются наш Краснодарский край и Ростовская область (в среднем около 20 кг на 1 га). В России на одного жителя в год приходится около 1 кг пестицидов, во многих других развитых промышленных странах мира эта величина существенно выше. Мировое производство пестицидов постоянно растет.» [Коробкин В.И., Л.В. Передельский: Экология. Учебник для вузов. Изд. 10-е. — Ростов н/Д: Феникс, 2006г., 576 с.]

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы производства. В нашей стране ежегодно образуется свыше миллиарда тонн промышленных отходов, часть из них токсичны. Огромные площади земель заняты свалками, золоотвалами, которые интенсивно загрязняют почвы.

Огромный вред для нормального функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий. Почва обладает способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например тяжелые металлы.

Вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из-за выбросов может в сотни раз превышать допустимую концентрацию.

Борьба с этой категорией негативных факторов должна в первую очередь вестись в направлении законодательного ограничения использования пестицидов и минеральных удобрений в сельском хозяйстве. Эта задача не так легко выполнима, как кажется на первый взгляд. «Основное условие получения высоких урожаев — это содержание достаточного количества необходимых веществ в почве, а также защита растений от внешних негативных воздействий» (автор: Николайкин Н.И.) Это означает, что снижение использования удобрений и пестицидов может привести к существенному падению урожайности большинства культур. Таким образом, регулирование применения пестицидов и удобрений — это постоянное балансирование между падением урожайности и безопасностью.

Второе направление борьбы — это правовое регулирование сброса промышленных отходов, которое уже сейчас достаточно регламентировано, но ему не хватает достаточного контроля со стороны государства.

Ну и третье направление — это утилизация ТБО. «Проблема утилизации ТБО — одна из важнейших экологических проблем современности. Особенно она остро стоит в крупных городах. Даже самые совершенные технологии переработки ТБО подразумевают захоронение определенной части на специально отведенных территориях. А конечные продукты разложения ТБО бывают не менее опасны и токсичны, чем промышленные отходы.» (автор: Николайкин Н.И.) Таким образом, третье направление борьбы с загрязнением почв — это разработка новых методов утилизации бытовых отходов.

Вторичное засоление и заболачивание почв

Засоление почв — процесс накопления в почве солей (главным образом хлористого и сернокислого натрия и магния) в количествах, вредных для растений. Засоленными считают горизонты почвы с содержанием солей более 0,25%. В природных условиях Засоление почв происходит в засушливых районах Поволжья, юга Украины, Южного Казахстана и Средней Азии. [#»justify»>Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на Западносибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. Заболачивание почв сопровождается деградационными процессами и снижением урожайности. Наиболее рациональный и перспективный способ борьбы с постоянным заболачиванием — мелиорация почв закрытым дренажем; временное заболачивание предотвращают глубокой вспашкой, устройством временных канав, борозд.

Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опустынивание.

Опустынивание — это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню. (автор: Ю. Одум)

Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га практически на всех континентах. Причины и основные факторы опустынивания различны. Как правило, к опустыниванию приводит сочетание нескольких факторов, совместное действие которых резко ухудшает экологическую ситуацию.

На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, заселяются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, а следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться. Процесс этот получил столь широкое распространение, что явился предметом международной программы Опустынивание .

Опустынивание является одновременно социально-экономическим и природным процессом, оно угрожает примерно 3,2 млрд. га земель, на которых проживают более 700 млн. человек.

Причина катастрофического опустынивания обусловлена сочетанием двух факторов:

• усилением воздействия человека на природные экосистемы с целью обеспечения продовольствием быстро растущего населения;
• изменившимися метеорологическими условиями (длительными засухами).

Интенсивный выпас скота приводит к чрезмерной нагрузке на пастбища и уничтожению и без того разреженной растительности с низкой естественной продуктивностью. Опустыниванию способствует также массовое выжигание прошлогодней сухой травы, особенно после периода дождей, интенсивная распашка, снижение уровня грунтовых вод и др. Выбитая растительность и сильно разрыхленные почвы создают условия для интенсивного выдувания (дефляции) поверхностного слоя земли. Изменение природных комплексов и их деградация особенно заметны в период засух.

Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить опустынивание .

Способы борьбы с опустыниванием:

• оптимизация использования природных ресурсов, оптимизация структуры сельскохозяйственных угодий, специализация хозяйств, совершенствование структуры посевных площадей, нормированное использование пастбищ;
• мелиорация природных условий, проведение комплексных мероприятий, включая защитное лесоразведение, борьбу с эрозией почв, улучшение солонцовых почв, рекультивацию техногенно нарушенных земель;
• расширение запасов водных ресурсов, включая регулирование поверхностного стока, поиск и добычу пресных подземных вод, защиту поверхностных и подземных вод от загрязнения;
• адаптивно-ландшафтное землепользование, разработка и освоение ландшафтных систем земледелия, обеспечивающих высокую и устойчивую продуктивность, адаптация систем землепользования применительно к многоукладности хозяйствования;
• фитомелиорация пастбищ, в особенности — современных очагов опустынивания, использование растений-закрепителей песка с последующим их включением в пастбищеобороты. (автор: Ю. Одум)

Истощение земель — еще один масштабный фактор, приносящий большой вред земельным ресурсам.

Причины истощения земель различны. Это и отчуждение питательных веществ с урожаем при последующем их неполном возврате, и потери гумуса, и ухудшение водного режима и других (физико-химических) свойств почв. В конечном счете, результатом истощения почв является потеря ими плодородия и опустынивание.

«Наиболее эффективным методом возврата питательных веществ в почву, изымаемых с урожаем, является внесение органических удобрений (навоза, компостов и т.п.), травосеяние, особенно с последующей запашкой трав, что приводит к ускоренному гумусообразованию.» [Экология общая, социальная, прикладная. Воронков Н.А., 1999г.] Однако, этот путь несколько идет в разрез с другим ранее рассмотренным направлением охраны почв — с защитой от загрязнения.

Жизненная необходимость поставила человеческое общество перед задачей восстановления ресурсов почв. С середины прошлого века началось промышленное производство минеральных удобрений, внесение которых компенсировало элементы питания растений, отчуждаемых с урожаем.

Рост населения и ограниченность площадей, пригодных для земледелия выдвинули на передний план проблему мелиорации (улучшения) почв. Мелиорация направлена, в первую очередь, на оптимизацию водного режима. Территории излишнего увлажнения и заболачивания осушаются, в аридных районах — искусственное орошение. Кроме того, ведется борьба с засолением почв, кислые почвы известкуют, солонцы гипсуют, восстанавливают и рекультивируют площади горных выработок, карьеров, отвалов. Мелиорация распространяется и на высококачественные почвы, еще выше поднимая их плодородие.

В результате деятельности человека возникли совершенно новые типы почв. Например, в результате тысячелетнего орошения в Египте, Индии, государствах Центральной Азии созданы мощные искусственные наносные почвы с высоким запасом гумуса, азота, фосфора, калия и микроэлементов. На обширной территории лессового плато Китая трудом многих поколений созданы особые антропогенные почвы — хейлуту. В некоторых странах более сотни лет проводилось известкование кислых почв, которые постепенно были преобразованы в нейтральные. В особый тип культурных почв превратились почвы виноградников южного берега Крыма, используемые более двух тысяч лет. Отвоеваны моря и превращены в плодородные земли измененные побережья Голландии.

В целом же, работы по охране и восстановлению почв ведутся и на это тратится все больше и больше средств. Однако, этого едва хватает, чтобы поспевать за все возрастающей нагрузкой.

Список использованной литературы:

Николайкин Н.И., Н.Е. Николайкина, О.П. Мелихова: Экология: Учебник для вузов — 3-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2004.-624 с.

Коробкин В.И., Л.В. Передельский: Экология. Учебник для вузов. Изд. 10-е. — Ростов н/Д: Феникс, 2006. — 576 с.

Экология общая, социальная, прикладная. (Учебник) Воронков Н.А. (1999, 424с.)

Экология. В 2-х томах. Юджин Одум (1986; 328с., 376с.)

Источник