Загрязнение почв, пути их восстановления и использования

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ, ПУТИ ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

1. Общие вопросы загрязнения почв

При изучении темы «Биосфера» уже были рассмотрены некоторые аспекты загрязнения литосферы и, в частности, почвы как среды обитания. Сейчас приведены некоторые дополнения по загрязнению почвы в более общем плане.

Космическая пыль и метеориты приносят ежегодно значительное количество вещества, однако не все проникающее из космоса полезно для почвы. К естественному загрязнению относят и земные небиологические явления (пыльные бури, извержения вулканов, тяжелые металлы, радиация и др.). Только пыльные бури Сахары обеспечивают ежегодное продвижение пустыни на юг на 3 км. К земному небиологическому загрязнению почв, вызывающему образование солончаков, солонцов и даже солодей можно отнести перенос с морей солей хлоридного, сульфатного, натриевого, магниевого содержания катионов и анионов. Это относится, в первую очередь, к Кулундинской и Терско-Кумской низменностям. Земное биологическое загрязнение (отмершие животные, растения, микроорганизмы) в определенных условиях может серьезно влиять на состояние экосистем, в том числе и почвы.

2. Антропогенное территориальное загрязнение

К регионам со значительным загрязнением почвы следует отнести Московскую и Курганскую области, со средним загрязнением - Центрально-Черноземный район, Приморский край, Северный Кавказ. Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, тепловых электростанций на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг ряда обследованных городов РФ находится в пределах 0,4-80 ПДК. Среднее содержание марганца вокруг предприятий черной металлургии колеблется в пределах 0,05-6 ПДК.

За 1983-1991 гг. плотность атмосферных выпадений фторидов вокруг Братского алюминиевого завода увеличилась в 1,5 раза, а вокруг Иркутского - в 4 раза. Вблизи Мончегорска почвы загрязнены никелем и кобальтом более чем в 10 раз выше нормы. Загрязнение почв нефтью в местах ее добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз. В радиусе 10 км от г. Владимира в западном и восточном направлениях - содержание нефти в почве превышало фоновое значение в 33 раза. Фтором загрязнены почвы вокруг Братска, Новокузнецка, Красноярска, где максимальное его содержание превышает региональный средний уровень в 4-10 раз.

3. Антропогенное отраслевое загрязнение при авариях на атомных объектах

В результате аварии на Чернобыльской АЭС загрязненными радионуклидами оказались значительные площади территории России. Продолжают сказываться последствия ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне, а также аварии в Челябинске и Томске. На территории Алтайского края, граничащей с Семипалатинской областью, где располагался ядерный полигон, определяются повышенные уровни радиоактивного загрязнения. В обследованных населенных пунктах на западе Алтайского края уровни загрязнения почвы (цезий-137, стронций-90) превышали до 3 раз фоновые значения. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения в этих районах находится на фоновом уровне.

По данным Государственного доклада, в 1995 г. на территории Брянской, Тульской и Калужской областей проведены специальные работы и мероприятия, обеспечивающие получение продукции растениеводства и животноводства с содержанием радиоактивных веществ в пределах допустимых уровней. Также приняты меры по созданию нормальных условий для проживания населения.

Способы обезвреживания и использования:

- разбавление местных кормов привозными концентратами для снижения загрязненности;

- коренное и поверхностное улучшение естественных кормовых угодий;

- внесение высоких доз калийных удобрений - калий препятствует проникновению стронция в растение;

- размещение на загрязненных радионуклидами земельных участках семенников многолетних трав и других культур, при этом используются в дальнейшем только семена, остальная растительная масса возвращается в почву как удобрение.

4. Война, военно-промышленный и ракетно-космический комплекс

Самым мощным разрушительным фактором из видов воздействия человека на окружающую среду всегда была война. Самое нерациональное использование ресурсов природы, их разрушение также относятся к военному времени. В период 1900-1938 гг. произошло 24 войны, а в 1946-1979 гг. - 130 войн. Со временем увеличивалось не только количество войн, но и размеры территорий, на которых они разворачивались. Первая мировая война в Европе развивалась на территории в 200 тыс. км², Вторая мировая охватила 3,3 млн км². Помимо непосредственных разрушений обширные площади были заняты военными укреплениями, что сопровождалось значительным разрушением природных экосистем. Так, под Курском в 1943 г. было отрыто свыше 5 тыс. км траншей и ходов сообщений, глубина обороны составляла около 300 км.

Ковровые бомбардировки Вьетнама с массовым применением дефолиантов и гербицидов вызывали серьезное загрязнение почв и литосферы в целом. Много вреда природе принесли военные действия в Югославии, Афганистане, Ираке и других территориях. Испытательные полигоны для бомбометания загрязняют среду и на долгие годы оставляют скрытую опасность в виде неразорвавшихся бомб. Эти объекты и явления имеют место и в Алтайском крае.

Меры по восстановлению:

- обезвреживание от взрывчатых объектов;

- удаление бетонных, металлических и иных загрязнителей;

- выравнивание поверхности, нанесение плодородного слоя, посев многолетних трав, плодовых культур и т.д.

Как следует из Государственного доклада, наименее исследованы места падения вторых ступеней ракет по полигону Байконур. Наиболее опасны вторые ступени ракет-носителей «Протон», «Космос», «Циклон» и «Циклон-М». В 1995 г. было проведено 7 пусков этих систем, в результате со вторыми ступенями пролито 16,8 т НДМГ, 28,9 - азотного тетраоксида и 1,35 т азотной кислоты. Загрязнение локализовано в радиусе 60-100 м.

Меры предосторожности и использование:

- во время запусков не находиться в местах предполагаемого падения объекта;

- не использовать на пищевые и кормовые цели продукцию, полученную на территории вблизи падения космических объектов;

- необходим мониторинг поверхности литосферы, почвы, водной среды и воздуха.

почва загрязнение промышленное бытовое

5. Промышленные предприятия и загрязнение окружающей среды

В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют те или иные вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных и черных металлов. Машиностроительная промышленность выводит в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия, при производстве пластмасс, искусственных волокон образуются отходы бензола, фенола, фенолы, метанол, скипидар - обычные отходы целлюлозно-бумажного производства.

Способы обезвреживания и использования. Специальные полигоны размещают на природных пластах водонепроницаемой глины с мощностью не менее 70 м. Территория окружена кольцевым валом из глины и перехвата стока с поверхности полигона.

Отделы полигона:

- для захоронения отходов гальванических производств. Эти отходы предварительно нейтрализуют и упаривают в котлованах глубиной 10-12 м, после чего засыпают двухметровым слоем глины;

- органические отходы размещают в котлованах глубиной до 15 м (органические вещества, пленки, пластмассы и т.д.). Особо вредные вещества (соединения ртути, фтора, синильной кислоты и т.д.) захоранивают в герметичных бетонных или металлических контейнерах. После засыпки всех отделений полигона глиной сверху наносят плодородный грунт и территорию озеленяют.

Шлаки доменного производства на 2/3 используются в строительстве.

На каждую тонну калийных удобрений образуется от 3 до 4 т галитовых отходов. В местах добычи калийных руд в настоящее время скопилось около 250 млн т таких отходов, которые в основном содержат хлористый натрий.

Крупнотоннажным отходом фосфорных удобрений является фосфогипс, которого при обработке апатитового концентрата получается от 4,25 до 5,6 т на каждую тонну экстракционной фосфорной кислоты. Способы обезвреживания и использования осуществляются химическим путем - из отходов получают новые удобрения другого целевого назначения.

6. Загрязнение почв добывающей промышленностью

Загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами становится одной из крупных экологических проблем России. В последнее пятилетие в стране ежегодно происходит более 20 крупных аварий на магистральных и около 40 тыс. аварий на внутрипромы-словых нефтепроводах. Абсолютное большинство аварийных разливов нефти вызывают сильные и во многом необратимые повреждения природных комплексов.

Только за период освоения Тюменского Севера площади оленьих пастбищ уменьшилось на 12,5%, что составило 6 млн га. Замазучено порядка 30 тыс. га и около 25 тыс. га подтоплено. Только в Западно-Сибирском регионе в местах освоения нефтегазовых месторождений выявлено свыше 200 тыс. га, загрязненных нефтью толщиной слоя не менее 5 см. Несвоевременная рекультивация замазученных земель характерна для многих нефтепромыслов. Например, в Сургутском районе задолженность по сдаче рекультивированных земель составляет 3725 га, Ханты-Мансийском - 500, Нефтеюганском - 1000 га. При добыче каменного угля пустая порода выбрасывается в терриконы, число которых превышало 2100, из которых было более 700 горящих. В них находилось более 3 млрд породы, которая занимала десятки тысяч некогда плодородных земель. Терриконы образуются также при добыче железной руды и других полезных ископаемых.

Способы обезвреживания и использования:

- загрязненные нефтью слои удаляют на отдельный полигон, поверхность почвы покрывают плодородным слоем и, если растут травы, - засевают многолетними травами;

- терриконы - конусовидные горы отходов улучшают путем создания террас с нанесением плодородного слоя почвы и посевом травянистых растений или кустарников плодово-ягодных культур.

7. Теплоэнергетика и загрязнение почв

Помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи, несгоревших частиц, оксидов серы, в конечном итоге оказывающихся в почве.

Тепловые электростанции дают ежегодно около 70 млн т пылевидной золы и кусков шлака. Ежегодные денежные затраты на содержание золотоотвалов весьма велики. Отвалы крупной тепловой электростанции занимают 400-800 га некогда ценных земель.

Способы обезвреживания и использования. Зола - строительный материал - используется при производстве кирпича, керамики и дорожном строительстве, возможно выделение алюминия, железа, титана и т.д. Во Франции зола используется на 62%, в ФРГ - на 76%.

8. Транспорт и загрязнение почв

При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются окислы азота, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхность почвы или поглощаемые растениями. В этом случае вредные вещества вовлекаются в природные круговороты, связанные с пищевыми цепями. В настоящее время в мире накоплено огромное количество отработанных автомобильных шин. Только в США ежегодно их выбрасывается более 200 млн шт.

Обезвреживание и использование. Вдоль автодорог следует выделять полосы шириной до 100 м для возделывания культур и получения не пищевой и не кормовой растительной продукции (например, семена). В большей мере для этой цели подходят многолетние травы с мелкими семенами.

Отработанные шины используют для создания:

- искусственных рифов для разведения рыб;

- волнорезов и дамб;

- ограждений безопасности движения;

- настилов в спортивных сооружениях;

- комплексной переработки с извлечением металла, кокса, нефтепродуктов.

9. Жилые дома, бытовые предприятия и их отходы как источники загрязнения почв

В числе загрязняющих веществ преобладает бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода, мусор общественных учреждений, больниц, столовых, гостиниц и т.п.

Постоянно возрастает объем бытовых отходов. Только в США ежегодно выбрасывается 50 млрд консервных банок, 30 - пустых бутылок, 60 млрд - различных металлических емкостей. На свалки, занимающие большие площади, поступают отходы, содержащие бумагу, резину, пластмассы, отходы пищевых производств, текстильных материалов и т.д. Возрастают объемы образования загрязнителей в России и других странах.

Способы обезвреживания и использования. Наиболее простые и распространенные сооружения для обезвреживания бытовых отходов - усовершенствованные свалки (полигоны), где происходит анаэробное (без доступа воздуха и при уплотнении) саморазложение в их толще в течение десятков лет.

Недостатки метода - образуются различные газы и фильтраты. Причем метан, сероводород и водород могут образовывать взрывоопасные смеси. Очень опасен сток из-под свалок с санитарной точки зрения - в стоках развивается множество микроорганизмов, в т.ч. болезнетворных.

Ускоренное компостирование способно решить ряд задач. При этом способе аэробный процесс длится не более 4-18 месяцев, протекает при температуре 70-500?С, можно получить хорошее азотное удобрение, однако используются далеко не все бытовые отходы.

Переработка на специальных заводах получает более широкое распространение. Используются химический и термический способы, ускоренно получают не только удобрения, но и этиловый спирт из отходов, содержащих, например, целлюлозу. Требуется глубокая сортировка отходов.

10. Экологические последствия антропогенных изменений почв

Избыточное природопользование на аридных территориях вызывает комплексную деградацию почв, исчезновение местной флоры и фауны, запыление атмосферы, эрозию, дефляцию, де-гумификацю и, как следствие, потерю земельных ресурсов, за-пыление атмосферы.

Орошаемое земледелие в аридных и субаридных условиях способствует заболачиванию, засолению, осолонцеванию, мета-ногенезу, потере земельных ресурсов, истощению водных ресурсов, загрязнению поверхностных и подземных вод, «парниковому эффекту».

Несбалансированное применение химических удобрений и биоцидов влияет на ацидификацию, химическое загрязнение почв, дегумификацию, загрязнение токсикантами и нитратами

природных вод и продовольственной продукции, загрязнение атмосферы оксидами углерода и азота, эвтрофирование водоемов.

Механизация земледелия вызывает переуплотнение почв, эрозию и снижение биологической продуктивности. Пастбищное животноводство с превышением норм выпаса - эрозию, дефляцию, переуплотнение, дегумификацию, опустынивание, потерю земельных ресурсов. Интенсивное стойловое животноводство провоцирует химическое загрязнение почв, метаногенез - загрязнение токсикантами природных вод и сельскохозяйственных культур, эвтрофирование водоемов. Вырубка лесов на равнинах опасна заболачиванием, дегумификацией, вырубка лесов в горах - эрозией и потерей земельных ресурсов. Избыточное природопользование в тундрах вызывает физическое разрушение почв, дегумификацию, метаногенез, потерю земельных ресурсов, исчезновение местной флоры и фауны.

Таким образом, в природопользовании каждой природно-климатической зоны и территории должны применяться экологически и экономически обоснованные, взвешенные мероприятия по неистощительному использованию земельных и водных ресурсов.

11. Защита против урбанизации

Урбанизация - это рост городов, увеличение доли городского населения и территории за счет сельской местности. Исторически самым первым городом с миллионным населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44-10 гг. до н. э.). При строительстве городов постепенно уменьшается площадь пахотных земель, и по этой причине только в США ежегодное расширение городских территорий приводит к потере 350 тыс. га пашни. Застроенные земли в недалеком прошлом занимали более 150 млн га, а к 2000 г. их площадь возросла до 300 млн га. Полностью урбанизированная поверхность, где дождевая вода не просачивается в почву, составляет 50 млн га, т.е. соизмерима с площадью Франции. Эта проблема существует и в Алтайском крае. Примерно 30 лет назад был проект строительства города Барнаула на правобережье Оби на пойме, на малопродуктивных землях. В настоящее время город идет на черноземы юго-западного направления с большими потерями плодородных почв сельскохозяйственного производства. Можно привести другой пример глобального масштаба - рост городов с миллионным населением. В 1962 г. в мире значилось 68 городов с населением более 1 млн жителей, в 1980 г. - 138, в 2001 г. - 210 городов. В настоящее время самым большим городом мира является Мехико - более 14 млн человек. Человек сам создает сложные урбанистические системы с целью улучшения условий жизни и целенаправленно отрывается от естественной природной обстановки, что ведет к последствиям, связанным с ослаблением физического здоровья и, возможно, ухудшением нравственности.

Размещено на Allbest.ru