Химическое загрязнение почвы. Источники заражения. Мероприятия по охране почвы
Взаимодействие почв с окружающей средой на основе химического контакта происходит неизбежно. Другое дело, что не всегда такие контакты способствуют улучшению агротехнических качеств и параметров плодородного слоя. В зависимости от характера загрязнения почва сама по себе может стать экологически опасным ресурсом даже без учета ее способностей к питанию сельскохозяйственных культур. При этом химическое загрязнение почвы может иметь разные предпосылки и последствия. Чтобы разобраться в этих и других аспектах химического поражения земли, стоит подробнее ознакомиться с источниками подобных загрязнений.
Какие бывают источники химического загрязнения?
Химическое загрязнение почвенного покрова – это изменение его состава, которое возникает под косвенным или прямым воздействием различных факторов. В большинстве своем негативные предпосылки к химическому изменению характеристик почвы все же предполагает человеческая деятельность. Среди главных факторов такого рода можно выделить работу промышленных предприятий, сельскохозяйственную деятельность и коммунальное обслуживание. Это основные причины загрязнения почвы, которые делают ее непригодной для эксплуатации с целью выращивания культурных растений. Но, разумеется, этими источниками загрязнение не ограничивается. Например, промышленность косвенно способствует выпадению кислотных дождей, а парниковый эффект становится результатом деятельности животноводческих ферм. Довольно серьезное воздействие в плане химического поражения оказывают и свалки с опасными отходами.
Влияние на почву промышленности и теплоэнергетики
В той или иной степени загрязнение почвы происходит при любой деятельности человека в хозяйственных отраслях. Главным же источником химического поражения является промышленность. В частности отходы металлургических комбинатов и специализированных химических предприятий вырабатывают активные вещества, пагубно влияющие на состояние почвенного покрова. Отчасти по этой причине выбросы промышленных предприятий в последние годы регулируются все жестче. Так, на многих фабриках и заводах наблюдается постепенный перевод производств на безотходные технологии полного цикла.
Немалый вклад в загрязнение вносят и предприятия, которые занимаются простым органическим синтезом. В первую очередь они опасны технологическими продуктами, остающимися после прохождения технологического цикла. Большую часть таких материалов представляют углеводородсодержащие отходы. Кроме того, химическое загрязнение почвы обеспечивают и вещества с высокомолекулярными соединениями, которые остаются в виде растворителей, катализаторов, стабилизаторов и других добавок, используемых в производстве стройматериалов.
Свалки с отходами и их воздействие на почву
Сами по себе предприятия не вредят почве. Загрязнения происходят в результате разноса отработанных продуктов по близлежащей территории. Существуют специальные полигоны, а также свалки, на которых концентрируется и, в некоторых случаях, утилизируется опасный продукт. В таких зонах почва страдает больше всего, поскольку степень химического воздействия измеряется уже в показателях повышенной токсичности и радиоактивности. Собственно, подобные территории изначально рассчитываются под цели захоронения отходов. При этом источники химического загрязнения почвы в данном случае не ограничиваются одной лишь промышленностью. На свалки также свозят бытовые отходы. Например, технические масла, химическую продукцию, остатки стройматериалов, стеклоочистители и растворители, батарейки с аккумуляторами и другие продукты, которые на многие годы делают почвы непригодными для эксплуатации. По крайней мере, это относится к использованию земли в сельскохозяйственных нуждах.
Кислотные дожди
Отдельной группой отходов промышленных предприятий стоит отметить выбросы в атмосферу. В частности оксиды углерода и азота, диоксиды серы и органические летучие соединения формируют условия для последующего выпадения кислотных дождей. Скопление в атмосфере химических соединений приводит к появлению реакций, которые, конечно, мало общего имеют с классическим пониманием дождей, но полностью подходят под определение осадков. Например, кислотные дожди могут проявляться в виде снега, облака, тумана и даже пыли. Главная опасность заключается в последствиях, обусловленных выпадением химически опасных веществ в таких осадках.
Повышенное содержание щелочи в водах, которые переносят кислотный конденсат, не только сокращает эффективность плодородного слоя почвы, но и способствует развитию эрозийных процессов. И это не говоря о том, что прямой контакт выращиваемых растений с кислотными почвами делает их опасными с точки зрения последующего потребления.
Сельское хозяйство как источник загрязнения
Загрязнения в процессе ведения сельскохозяйственной деятельности также распространены. Обычно негативные химические воздействия такого рода происходят в результате неправильного внесения удобрений. Так, нерациональное использование пестицидов при обработке растений осложняет дальнейшее выведение этого вещества из почвы. Однако наибольший вред плодородному покрову наносят хлорорганические компоненты и полихлорпинен, остатки которого задерживаются в земле на 10-15 лет.
Традиционные минеральные элементы удобрений также обеспечивают химическое загрязнение почвы, повышая ее токсичность. Использование медьсодержащих инсектофунгицидов ухудшает плодородные качества земли. Ситуация осложняется, если на такие почвы параллельно воздействуют и пролегающие поблизости автомагистрали, которые также приносят на поля тяжелые металлы.
Коммунальное обслуживание как фактор загрязнения
Помимо специализированных свалок и полигонов с захоронением отходов есть и городские места скопления мусора, канализации и другие объекты коммунальной инфраструктуры, которые также могут воздействовать на состояние почвы. Это могут быть остатки пищевых продуктов, стройматериалы, а также химически активные вещества, используемые в бытовых нуждах. Данный фактор не всегда обуславливает прямое химическое загрязнение почвы, но может воздействовать косвенным образом, не говоря о том, что конечным пунктом вывоза подобных отходов будут те же свалки и полигоны с опасными токсическими отходами.
Естественные процессы химического загрязнения
Выветривание почвы нельзя отнести к непосредственно химическому изменению характеристик почвенного покрова, но в некоторых случаях оно становится причиной эрозии. Это в определенной мере заболевание почвы, при котором наблюдается недостаток влаги в ее структуре. Подобные проблемы возникают именно по причине естественного природного воздействия – ветер переносит частицы грунта, попутно испаряя влагу. Положение усугубляется, если к эрозии добавляются и сельскохозяйственные причины загрязнения почвы в виде перенасыщения солевыми удобрениями. Единственным правильным решением с точки зрения фермера в таких случаях будет регулярное выполнение культивационных работ, а также сбалансированное орошение покрова.
Последствия загрязнений
Ситуации с химическим поражением почвенных слоев различны, как и последствия таких процессов. Наиболее тяжелым является положение с почвами на полигонах захоронения отходов, период восстановления которых может достигать 50-100 лет. Воздействие промышленности и сельского хозяйства также способно обусловить химическое загрязнение почвы, последствия которого обернутся невозможностью целевого использования плодородного покрова. Помогают в этом случае дополнительные меры по восстановлению характеристик земли, но перед этим специалисты производят оценку загрязненности.
Оценки уровня химических загрязнений
Анализ загрязнений применяется с целью нормирования характеристик почвы с поправкой на эксплуатационные требования. Среди показателей, используемых для оценки химического поражения почв, в качестве главного можно выделить коэффициент концентрации вредных веществ. При этом используются разные методики определения фитотоксичности. Например, химическое загрязнение среды, с которой взаимодействует почва, может быть оценено по характеристикам выращиваемых в данной местности растений. Для этого набор базовых и нормальных свойств почвы сравнивается с характеристиками исследуемого грунта. Таким образом выявляются отклонения в составе почвы, после чего специалисты определяют перечень мер для стимуляции восстановления покрова.
Мероприятия по охране почвы от загрязнений
Природоохранные нормативы предусматривают специальные положения, которые регулируют правила эксплуатации земель, предназначенных для сельскохозяйственного использования, высаживания лесных массивов, организации рекреационных и заповедных зон. Экологические и санитарно-гигиенические правила использования таких объектов строго ограничивают деятельность промышленных предприятий и жестко регулируют работу агротехнических организаций в границах своего района. Общие мероприятия по охране почвы ориентируются и на сегмент транспортного обслуживания, который в немалой степени влияет на состояние атмосферы. В целях восстановления почвенных покровов используются гидротехнические операции с поливом или ограничением грунтовых вод, культивация земель, а также средства борьбы с эрозийными процессами.
Заключение
В отличие от других сред экосистемы земля обладает довольно сильными механизмами самоочищения от проникающих в ее структуру загрязнений. Как показывают эксперименты, постоянное загрязнение почвы химическими веществами в виде углеводородов может быть даже полезным. Несмотря на вредоносность подобных элементов, они ускоряют процессы детоксикации, что способствует восстановлению экологического состояния земли.
В немалой степени эффективность внутренней борьбы почвы с негативными факторами токсичности обеспечивают и растения. Например, некоторые виды сельскохозяйственных культур аккумулируют трудноусваиваемые элементы.
Источник
Защита почв от химического загрязнения
Как известно, почва имеет значительную ёмкость поглощения по отношению к химическим загрязняющим веществам. В ней протекают процессы трансформации различных соединений, в том числе и экологически опасных. При этом возможно превращение их в малотоксичные, инертные или малодоступные для растений соединения. Однако, несмотря на протекторные свойства почвы, существуют пределы и уровни техногенного воздействия на окружающую среду, превышение которых приводит к необратимым последствиям.
Эффективный приём, снижающий подвижность тяжёлых металлов и способствующий закреплению их в малоподвижной, недоступной растениям форме, – известкование.Этот приём носит зональный характер, и его успешно применяют в районах с избыточным увлажнением, особенно на почвах с повышенной концентрацией водорода, подвижного алюминия, железа, марганца.
Органическое вещество – прекрасный инактиватор тяжёлых металлов в почве. Оно повышает буферность почвы, способствует снижению токсического действия тяжёлых металлов, концентрации солей в почвенном растворе, уменьшению фитотоксичности многовалентных тяжёлых металлов и препятствует поступлению их в растения. Поэтому наиболее простой способ улучшения песчаных и легкосуглинистых почв – внесение высоких доз органических удобрений.
При рекультивации лёгких почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, в качестве эффективного приёма иногда применяют глинование – внесение глин, содержащих алюмосиликаты типа монтмориллонита.
В последние годы более распространено использование природных сорбентов, таких как цеолиты (например, клиноптиллолит), месторождения которых имеются на территории СНГ. Исследования показали, что наибольшую эффективность цеолиты проявляют на сильнозагрязнённых почвах, значительно влияя на снижение подвижности тяжёлых металлов, причём действие цеолитов усиливается при внесении навоза или различных нетрадиционных удобрений.
Возможен и другой путь снижения фитотоксичности тяжёлых металлов – с помощью ионообменных смол, содержащих карбоновые и гидроксильные группы, которые вносят в загрязнённую почву в виде гранул или порошка.
Существенного уменьшения фитотоксичности можно добиться таким эффективным приёмом восстановления почв, как химическое осаждение. При химическом осаждении происходит образование трудно-растворимых солей, например ортофосфорной или угольной кислот, с катионами тяжёлых металлов. Этот приём наиболее эффективен при сильном техногенном загрязнении почв, так как для образования труднорастворимого осадка необходима высокая концентрация ионов металлов.
В качестве способа рекультивации загрязнённых почв часто рекомендуют внесение фосфорных удобрений, что позволяет одновременно восполнить недостаток фосфора, помимо основной задачи, – снижения фитотоксичности тяжёлых металлов.
Кроме физических и химических приёмов по восстановлению загрязнённых тяжёлыми металлами почв, используют различную устойчивость растений к высокому содержанию тяжёлых металлов. Такие растения встречаются как среди дикорастущих, так и среди культурных видов, например хлопчатник, свёкла, некоторые бобовые и лекарственные растения. Этот метод удаления токсичных металлов из верхнего слоя почвы (глубина до 30 – 50 см) при помощи специально подобранных растений называется фитоочисткой. Тяжёлые металлы, например никель, хром, поглощаются корнями, стеблями и листьями растений, которые затем собираются и подвергаются захоронению на полигонах. Фитоочистка может применяться не только для удаления из почв металлов, но и пестицидов, растворителей, взрывчатых веществ, нефти и т. п.
Эффективным способом борьбы с радиоактивным загрязнениемпочв является закрепление радионуклидов органическим веществом с образованием нерастворимых комплексов(хелатов). В большинстве почв повышение рН, количества обменного калия и кальция способствует сорбции радионуклидов (например, стронция). Глинистые минералы хорошо фиксируют такие радионуклиды, как стронций, цезий.
В ряде случаев, например при очень высокой степени загрязнения относительно небольших количеств почвы или почвогрунта, целесообразно применять промывку. Лучше всего поддаются промывке песчаные почвы, хуже – илистые или глинистые. Технология промывки относительно проста.
Если загрязнение глубоко проникло в почву и его трудно ликвидировать или собрать, целесообразно в экологическом аспекте применить способ, разработанный в Швеции. Он заключается в устройстве гидроизолирующего слоя поверх подземного загрязнения.
Устроен гидроизолирующий слой следующим образом. На загрязнённую почву укладывается слой глины, который предназначен для предотвращения выделения вредных газов от загрязнителя. Глина может покрываться сверху слоем прочного синтетического материала, например полиэтилена (геомембрана), предназначенного для предотвращения проникновения воды. Поверх геомембраны может быть уложен дренажный слой из гравия и, при необходимости, дренажных труб. Сверху укладывается слой почвы и засевается трава, которая своей корневой системой поглощает влагу.
При помощи гидроизолирующего слоя, способного выполнять свои функции многие годы, решаются следующие задачи:
1) предотвращение вымывания загрязнения дождями и во время таяния снегов, что предотвращает попадание вредных веществ в водозаборы, поверхностные и грунтовые воды;
2) исключение раздувания вредных веществ, находящихся в сухом состоянии;
3) предотвращение контактов людей и животных с токсикантами.
Для очищения почв от остаточных количеств пестицидов используют целый комплекс мер: внесение активированного угля и специальных белковых либо синтетических органических препаратов, поглощающих пестициды либо способствующих их быстрому разложению, а также внесение специфических видов микроорганизмов в почвы. Для очищения почв, например от атразина, используют посевы кукурузы, сорго, сахарного тростника на фоне высоких доз органических и минеральных удобрений.
В последнее время широко используется разведение и выпуск в агросистемы насекомых-хищников: божьей коровки, жужелицы, муравьёв и др. (биологическая защита), внедрение в природные популяции видов или особей, которые не способны давать потомство (генетическая зашита) и т. д.
В ряде стран Европы и в США организована система биологического земледелия, при которой полностью исключено применение пестицидов и минеральных удобрений с получением «экологически чистых» продуктов. Только в США в 1987 г. таких ферм насчитывалось более 30 тыс. и число их растёт.
В ряде районов нашей страны (Краснодарский край, Омская область и др.) также развивается беспестицидное земледелие. Интенсивно ведутся работы по созданию пестицидных препаратов на основе природных ингредиентов (смесь зелёного перца с чесноком и табаком, пудра из ромашки, настои из багульника, живокости, софоры, лука и др.).
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник