Загрязнение почвы: пестицидами, агрохимикатами, тяжелыми металлами, отходами производств и отходами потребления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казанский Государственный Энергетический Университет

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Экология

на тему: “Загрязнение почвы: пестицидами, агрохимикатами, тяжелыми металлами, отходами производств и отходами потребления”

Выполнил: Щерба А.Д.

студент 1 курса, гр. ТТ-4-14

Проверила: Ситдикова Р.Ф.

г. Казань, 2014 г.

Введение

Загрязнение почв - вид антропогенной деградации почв, при которой содержание химических веществ в почвах, подверженных антропогенному воздействию, превышает природный региональный фоновый уровень их содержания в почвах.

Основной критерий загрязнения окружающей среды различными веществами - проявление признаков вредного действия этих веществ в окружающей среде на отдельные виды живых организмов, так как устойчивость отдельных видов последних к химическому воздействию существенно различается. Экологическую опасность представляет то, что в окружающей человека природной среде по сравнению с природными уровнями превышено содержание определенных химических веществ за счет их поступления из антропогенных источников. Эта опасность может реализоваться не только для самых чувствительных видов живых организмов.

Загрязнение экосистемы - один из видов её деградации, загрязнение почв - один из опаснейших видов деградации почв и экосистемы в целом.

Загрязняющие вещества (загрязнители) - это вещества антропогенного происхождения, поступающие в окружающую среду в количествах, превышающих природный уровень их поступления.

Законодательство Российской Федерации предусматривает ответственность за загрязнение почв по статье 254 уголовного кодекса («порча земли»).

1. Загрязнение почв пестицидами

Пестициды - ядохимикаты по борьбе с сорняками (гербициды), с грибковыми болезнями растений (фунгициды) и вредителями (зооциды, инсектициды и др.) - широко применяются в сельском хозяйстве и сохраняют более 30% урожая.

Наибольшее применение находят пестициды - органические вещества: хлорированные углеводороды (гексахлоран и др.), диены (альдрин, севин и др.), сложные эфиры фосфорных кислот (ФОС), карбаматы (карбин, тиллам и др.), замещенные мочевины (фенурон, монурон и др.). При обработке посевов пестицидами основная часть их накапливается на поверхности почв и растений.

Они адсорбируются органическим веществом почв и минеральными коллоидами. Сорбция токсикантов обратима. Избытки пестицидов могут мигрировать с нисходящим гравитационным потоком и попадать в грунтовые воды. Накапливаясь в почве, они могут передаваться по цепям питания и вызывать заболевания животных и людей.

Накопление остатков пестицидов в почве зависит и от природы токсиканта. Наиболее стойкие - хлорорганические соединения и группа диенов. Они сохраняются в почве в течение нескольких лет. К тому же чем выше доза, тем длительнее сохраняется токсикант. Фосфорорганические соединения и производные карбамидной кислоты теряют свою токсичность менее чем за 3 месяца и при распаде не образуют токсичных метаболитов, что делает эти соединения предпочтительными.

При внесении пестицидов авиаметодами они распыляются и могут переноситься воздушными массами на большие расстояния. Многие биоциды и их метаболиты обнаруживаются там, где их никогда не применяли (например, в Антарктиде). Вместе с поверхностными водами пестициды могут попадать в водоемы и отравлять воду. Систематическое применение в больших количествах стойких и обладающих кумулятивными свойствами пестицидов приводит к тому, что основным источником загрязнения водоемов становится сток талых, дождевых и грунтовых вод. Процессы естественной детоксикации идут активнее там, где наиболее интенсивны процессы минерализации органического вещества.

2. Загрязнение почв агрохимикатами

Агрохимикаты - удобрения химического или биологического происхождения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования плодородия почв и подкормки животных.

Ведение интенсивного сельского хозяйства невозможно без применения удобрений в целях поддержания и увеличения плодородия почв. Практика применения удобрений расширяется и совершенствуется.

В. А. Ковда полагает, что 300-400 млн. т удобрений будет использоваться к началу XXI в. для обеспечения населения планеты продуктами сельского хозяйства. Планируется среднее применение 300 кг/га удобрений с полным обеспечением технических культур, повышением доз удобрений под зерновые и пропашные, расширением удобрений лугов и пастбищ.

Наряду с минеральными расширяются масштабы использования органических удобрений. Однако химизация земледелия подразумевает грамотное и рациональное использование удобрений. Постоянно ведутся поиски новых форм удобрений, уточняются оптимальные дозы и сроки их внесения.

Избыток азотных удобрений нежелателен. Избыточный азот вызывает преимущественный рост вегетативных органов за счет генеративных, повышает восприимчивость растений к пониженным температурам. Избыточный азот особенно опасен в нитратной форме, так как он не сорбируется почвой, легко мигрирует по профилю и попадает в грунтовые воды.

С увеличением количества азотных удобрений обнаруживается повышение концентрации нитратов в природных водах. Повышение концентрации нитратов в питьевой воде до 40-50 мг/л послужило причиной заболевания детей метагемоглобинемией в США, Израиле, Франции и других странах. ПДК азота нитратов в питьевой воде в настоящее время в нашей стране считают 10 мг/л.

Не только нитратные, но и аммиачные соединения азота служат источником загрязнения почв и природных вод. Известно, что аммонийный азот препятствует хлорированию воды, если его концентрация превышает 1 мг/л. К тому же, окисляясь до нитратов, аммонийный азот связывает кислород, что приводит к кислородному голоданию гидробионтов и порче воды.

Источником избыточного количества аммиачного азота в почве служат отходы животноводства и городские сточные воды. Аномально высокие концентрации соединений азота создаются и вокруг многих промышленных предприятий, особенно производящих азотные удобрения. Перспективный путь решения азотной проблемы по представлениям академика Е. Н. Мишустина и других в усилении внимания к биологическим источникам азота в почве, в частности в расширении площадей посевов бобовых культур.

Несмотря на низкую растворимость фосфорных удобрений и большинства других соединений фосфора, главное геохимическое направление их глобального круговорота направлено в сторону озер, устьев рек, морей и шельфов океана. Около 3-4 млн. т фосфатов ежегодно поступает с континентов в океан. Имеет место локальное зафосфачивание почв в связи с низкой растворимостью его почвенных соединений. Но основная проблема фосфора в исчерпаемости его ресурсов, что ведет к нарушению необходимого соотношения N:P:K в удобрениях.

Наряду с азотом и фосфором важнейшим элементом питания в почвах является калий. Для компенсации выноса калия с урожаем используют калийные удобрения разного состава (KN03, K2S04 и КС1). Наиболее часто используют хлорид калия. Однако его применение ведет к накоплению в почве иона хлора, который неблагоприятен для ряда сельскохозяйственных культур. Например, у картофеля он вызывает водянистость клубней.

В большинстве стран мира не достигнуты оптимальные нормы применения удобрений. Но в капиталистических развитых странах есть примеры применения избыточных их количеств. При этом возникает опасность ухудшения качества продуктов питания и загрязнения сопряженных с почвой атмосферы и природных вод избытком агрохимикатов.

3.Тяжёлые металлы

Тяжёлые метамллы - группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью. Известно около сорока различных определений термина тяжелые металлы, и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое. Соответственно, список тяжелых металлов согласно разным определениям будет включать разные элементы. Используемым критерием может быть атомный вес свыше 50, и тогда в список попадают все металлы, начиная с ванадия, независимо от плотности. Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотности железа (8 г/см3), тогда в список попадают такие элементы как свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт, а, например, более легкое олово выпадает из списка. Существуют классификации, основанные и на других значениях пороговой плотности или атомного веса. Некоторые классификации делают исключения для благородных и редких металлов, не относя их к тяжелым, некоторые исключают нецветные металлы

Среди загрязнителей биосферы, представляющих наибольший интерес для различных служб контроля ее качества, металлы (в первую очередь тяжелые, то есть имеющие атомный вес больше 40) относятся к числу важнейших. В значительной мере это связано с биологической активностью многих из них. На организм человека и животных физиологическое действие металлов различно и зависит от природы металла, типа соединения, в котором он существует в природной среде, а также его концентрации. Многие тяжелые металлы проявляют выраженные комплексообразующие свойства. Так, в водных средах ионы этих металлов гидратированы и способны образовывать различные гидроксокомплексы, состав которых зависит от кислотности раствора. Если в растворе присутствуют какие-либо анионы или молекулы органических соединений, то ионы этих металлов образуют разнообразные комплексы различного строения и устойчивости.

В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся к так называемым биогенным элементам. Другие вызывают противоположный эффект и, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Эти металлы относят к классу ксенобиотиков, то есть чуждых живому. Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичны.

К возможным источникам загрязнения биосферы тяжелыми металлами относят предприятия черной и цветной металлургии (аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие поверхностные воды), машиностроения (гальванические ванны меднения, никелирования, хромирования, кадмирования), заводы по переработке аккумуляторных батарей, автомобильный транспорт.

Кроме антропогенных источников загрязнения среды обитания тяжелыми металлами существуют и другие, естественные, например вулканические извержения: кадмий обнаружили сравнительно недавно в продуктах извержения вулкана Этна на острове Сицилия в Средиземном море. Увеличение концентрации металлов-токсикантов в поверхностных водах некоторых озер может происходить в результате кислотных дождей, приводящих к растворению минералов и пород, омываемых этими озерами. Все эти источники загрязнения вызывают в биосфере или ее составляющих (воздухе, воде, почвах, живых организмах) увеличение содержания металлов-загрязнителей по сравнению с естественным, так называемым фоновым уровнем.

Хотя, как было упомянуто выше, попадание металла-токсиканта может происходить и путем аэрозольного переноса, в основном они проникают в живой организм через воду. Попав в организм, металлы-токсиканты чаще всего не подвергаются каким-либо существенным превращениям, как это происходит с органическими токсикантами, и, включившись в биохимический цикл, они крайне медленно покидают его.

Для контроля качества поверхностных вод созданы различные гидробиологические службы наблюдений. Они следят за состоянием загрязнения водных экосистем под влиянием антропогенного воздействия. Поскольку такая экосистема включает в себя как саму среду (воду), так и другие компоненты (донные отложения и живые организмы - гидробионты), сведения о распределении тяжелых металлов между отдельными компонентами экосистемы имеют весьма важное значение. Надежные данные в этом случае могут быть получены при использовании современных методов аналитической химии, позволяющих определить содержание тяжелых металлов на уровне фоновых концентраций.

Нужно отметить, что успехи в развитии методов анализа позволили решить такие глобальные проблемы, как обнаружение основных источников загрязнения биосферы, установление динамики загрязнения и трансформации загрязнителей, их перенос и миграцию. При этом тяжелые металлы были классифицированы как одни из важнейших объектов анализа. Поскольку их содержание в природных материалах может колебаться в широких пределах, то и методы их определения должны обеспечивать решение поставленной задачи. В результате усилий ученых-аналитиков многих стран были разработаны методы, позволяющие определять тяжелые металлы на уровне фемтограммов (10-15 г) или в присутствии в анализируемом объеме пробы одного (!) атома, например никеля в живой клетке.

К сложной и многогранной проблеме, которую представляют собой химические загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и которая охватывает различные дисциплины и уже превратилась в самостоятельную междисциплинарную область знаний, профессиональный интерес проявляют не только химики-аналитики, биологи и экологи (их деятельность традиционно связана с этой проблемой), но и медики. В потоке научной и научно-популярной информации, а также в средствах массовой информации все чаще появляются материалы о влиянии тяжелых металлов на состояние здоровья человека. Так, в США обратили внимание на проявление агрессивности у детей в связи с повышенным содержанием в их организме свинца. В других регионах планеты рост числа правонарушений и самоубийств также связывают с повышением содержания этих токсикантов в окружающей среде. Представляет интерес обсуждение некоторых химических и эколого-химических аспектов проблемы распространения тяжелых металлов в окружающей среде, в частности в поверхностных водах.

почва загрязнение пестициды агрохимикаты

4. Загрязнение отходами производств и отходами потребления

Наиболее острой экологической проблемой является загрязнение окружающей природной среды отходами производства и потребления и в первую очередь опасными отходами. Отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности. Отходы подразделяются на бытовые и промышленные (производственные) и могут находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Бытовые отходы, образующиеся в бытовых условиях, обычно твердые (ТБО), состоящие из твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отбросов. Но они могут быть и жидкими, представленными сточными водами хозяйственно-бытового назначения, и газообразными - в виде выбросов различных газов.

Промышленные (производственные) отходы (ТПО) - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они бывают твердыми (отходы металлов, пластмасс, древесина и т.д.), жидкими (производственные сточные воды, отработанные органические растворители и т.д.) и газообразными (выбросы промышленных печей, автотранспорта и т.д.). В России ежегодно образуется более 120 млн. т промышленных отходов.

Промышленные отходы частью сконцентрированы в отвалах, хранилищах, но в основном, как и бытовые, из-за недостатка полигонов захоронения вывозятся на несанкционированные свалки. Обезвреживается и утилизируется только одна их пятая часть.

Под опаснымиотходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств (токсичность, взрывчатость, инфекционность, пожароопасность и т.д.) и присутствуют в количестве, опасном для здоровья людей и окружающей природной среды.

В России к опасным отходам относят около 10% от всей массы твердых отходов. Среди них металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль, остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов, отработанные радиотехнические изделия и т.д. Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие: радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бенз(а)пирен и некоторые другие вещества.

Радиоактивные отходы(РАО) - твердые, жидкие или газообразные продукты ядерной энергетики, военных производств, других отраслей промышленности и систем здравоохранения, содержащие радиоактивные изотопы в концентрации, превышающей утвержденные нормы.

Радиоактивные элементы, например, стронций-90, передвигаясь по пищевым (трофическим) цепям, вызывают стойкие нарушения жизненных функций, вплоть до гибели клеток и всего организма. Некоторые из радионуклидов могут сохранять смертоносную токсичность в течение 10-100 млн. лет. По удельной активности их подразделяют на низкоактивные (менее 0,1 Ku/м3), среднеактивные (0,1-1000 Ku/м3) и высокоактивные (свыше 1000 Ku/м3).

Во многих странах, вследствие эксплуатации АЭС и заводов по переработке ядерного топлива, в настоящее время накопились огромные количества РАО. Только на территории России суммарная, активность незахороненных отходов составляет 1,5 млрд. Ки, что равняется 30 Чернобылям.

По прогнозам после 2005 г. из-за превышения срока работы (более 30 лет) должны быть ликвидированы десятки ядерных реакторов АЭС и сотни других ядерных устройств. В результате потребуется обезвредить огромное количество низкоактивных отходов и обеспечить захоронение более 100 тыс. т высокоактивных.

Помимо жидких и твердых радиоактивных отходов, на АЭС и объектах Минатома возможны и газообразные выбросы, содержащие радиоактивные аэрозоли, летучие соединения радиоактивных изотопов или сами радиоактивные изотопы.

Список литературы

1)Королёв В. А. Очистка грунтов от загрязнений. - М., МАИК Наука/ Интерпериодика, 2001, 1552г

2)Присутствие макрофитов в водной системе ускоряет снижение концентраций меди, свинца и других тяжелых металлов в воде. // Водное хозяйство России. 2009. No. 2. с. 58 - 67.

3)Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. М.: 1995. 232 с.

4) http://mse-online.ru/

Размещено на Allbest.ru