Тяжелые металлы в почве

Тяжелые металлы в почве

CОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Почвенный покров и его использование

2. Эрозия почв (водная и ветреная) и методы борьбы с нею

3. Промышленное загрязнение почвы

3.1 Кислотные дожди

3.2 Тяжелые металлы

3.3 Свинцовая интоксикация

4. Гигиена почвы. Обезвреживание отходов

4.1 Роль почвы в обмене веществ

4.2 Экологическая взаимосвязь между почвой и водой и жидкими отходами

(сточными водами)

4.3 Пределы нагрузки почвы твердыми отходами (бытовой и уличный мусор,

пром. отходы, сухой ил после осаждения сточных вод, радиоакт. вещества)

4.4 Роль почвы в распространении различных заболеваний

4.5 Вредное действие основных типов загрязнителей (твердых и жидких

отходов), приводящих к деградации почвы

4.5.1 Обезвреживание жидких отходов в почве

4.5.2.1 Обезвреживание в почве твердых отходов

4.5.2.2 Сбор и вывоз мусора

4.5.3 Окончательное удаление и обезвреживание

4.6 Удаление радиоактивных отходов

Заключение

Список использованных источников

Введение.

Определенная часть почв, как в России, так и во всем мире с каждым

годом выходит из сельскохозяйственного обращения в силу разных причин,

подробно рассмотренных в УИР. Тысячи и более гектаров земли страдают от

эрозии, кислотных дождей, неправильной обработки и токсичных отходов. Чтобы

избежать этого, нужно ознакомиться с наиболее продуктивными и недорогими

мелиоративными мероприятиями (Определение мелиорации см. в основной части

работы), повышающими плодородие почвенного покрова, а прежде всего с самим

негативным воздействием на почву, и как его избежать.

Эти исследования дают представление о вредном воздействии на почву

и проводились по ряду книг, статей и научных журналов, посвященных

проблемам почвы и защите окружающей среды.

Сама проблема загрязнения и деградации почв была актуальна всегда.

Сейчас к сказанному можно еще добавить, что в наше время антропогенное

влияние сильно сказывается на природе и только растет, а почва является

для нас одним из главных источником пищи и одежды, не говоря уже о том, что

мы по ней ходим и всегда будем находиться в тесном контакте с ней.

1. Почвенный покров и его использование.

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его

значение для жизни общества определяется тем, что почва является основным

источником продовольствия, обеспечивающим 97—98% продовольственных ресурсов

населения планеты. Вместе с тем, почвенный покров является местом

деятельности человека, на котором размещается промышленное и

сельскохозяйственное производство.

Выделяя особую роль продовольствия в жизни общества, еще В. И. Ленин

указывал: “Настоящие основы хозяйства — это продовольственный фонд”.

Важнейшее свойство почвенного покрова — его плодородие, под которым

понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай

сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие почвы регулируется

запасом питательных веществ в почве и ее водным, воздушным и тепловым

режимами. Велика роль почвенного покрова в продуктивности наземных

экологических систем, так как почва питает сухопутные растения водой и

многими соединениями и является важнейшим компонентом фотосинтетической

деятельности растений. Плодородие почвы зависит и от аккумулированной в ней

величины солнечной энергии. Живые организмы, растения и животные,

населяющие Землю, фиксируют солнечную энергию в форме фито- или зоомассы.

Продуктивность наземных экологических систем зависит от теплового и водного

баланса земной поверхности, которым определяется многообразие форм обмена

материей и веществом в пределах географической оболочки планеты.

Анализируя значение земли для общественного производства, К. Маркс

выделял два понятия: земля-материя и земля-капитал. Под первым из них

следует понимать землю, возникшую в процессе ее эволюционного развития

помимо воли и сознания людей и являющуюся местом поселения человека и

источником его пиши. С того момента, когда земля в процессе развития

человеческого общества становится средством производства, она выступает в

новом качестве—капитала, без которого немыслим процесс труда, “...потому

что она дает рабочему... место, на котором он стоит..., а его

процессу—сферу действия...”. Именно по этой причине земля является

универсальным фактором любой человеческой деятельности.

Роль и место земли неодинаковы в различных сферах материального

производства, прежде всего в промышленности и сельском хозяйстве. В

обрабатывающей промышленности, в строительстве, на транспорте земля

является местом, где совершаются процессы труда независимо от естественного

плодородия почвы. В ином качестве выступает земля в сельском хозяйстве. Под

воздействием человеческого труда естественное плодородие из потенциального

превращается в экономическое. Специфика использования земельных ресурсов в

сельском хозяйстве приводит к тому, что они выступают в двух различных

качествах, как предмет труда и как средство производства. К. Маркс отмечал:

“Одним только новым вложением капиталов в участки земли... люди увеличивали

землю-капитал без всякого увеличения материи земли, т. е. пространства

земли”.

Земля в сельском хозяйстве выступает в качестве производительной силы

благодаря своему естественному плодородию, которое не остается постоянным.

При рациональном использовании земли такое плодородие может быть повышено

за счет улучшения ее водного, воздушного и теплового режима посредством

проведения мелиоративных мероприятии и увеличения содержания в почве

питательных веществ. Напротив, при нерациональном использовании земельных

ресурсов их плодородие падает, вследствие чего происходит снижение

урожайности сельскохозяйственных культур. В некоторых местах возделывание

культур становится вовсе невозможным, особенно на засоленных и

эродированных почвах.

При низком уровне развития производительных сил общества расширение

производства продуктов питания происходит за счет вовлечения в сельское

хозяйство новых земель, что соответствует экстенсивному развитию сельского

хозяйства. Этому способствуют два условия: наличие свободных земель и

возможность ведения хозяйства на доступном среднем уровне затрат капитала

на единицу площади. Такое использование земельных ресурсов и ведение

сельского хозяйства типичны для многих развивающихся стран современного

мира.

В эпоху НТР произошло резкое разграничение системы ведения земледелия в

промышленно развитых и развивающихся странах. Для первых характерна

интенсификация земледелия с использованием достижений НТР, при которой

сельское хозяйство развивается не за счет увеличения площади обрабатываемой

земли, а благодаря увеличению размеров капитала, вкладываемого в землю.

Известная ограниченность земельных ресурсов для большинства промышленно

развитых капиталистических стран, увеличение спроса на продукты земледелия

во всем мире в связи с высокими темпами роста населения, более высокая

культура земледелия способствовали переводу сельского хозяйства этих стран

еще в 50-е годы на путь интенсивного развития. Ускорение процесса

интенсификации сельского хозяйства в промышленно развитых капиталистических

странах связано не только с достижениями НТР, но главным образом с

выгодностью вложения капитала в сельское хозяйство, что сконцентрировало

сельскохозяйственное производство в руках крупных землевладельцев и

разорило мелких фермеров.

Иными путями развивалось сельское хозяйство в развивающихся странах.

Среди острых естественно-ресурсных проблем этих стран можно выделить

следующие: низкую культуру земледелия, вызвавшую деградацию почв

(повышенную эрозию, засоление, снижение плодородия) и естественной

растительности (например, тропических лесов), истощение водных ресурсов,

опустынивание земель, особенно отчетливо проявившееся на африканском

континенте. Все эти факторы, связанные с социально-экономическими

проблемами развивающихся стран, привели к хронической нехватке в этих

странах продовольствия. Так, на начало 80-х годов по обеспеченности на

одного человека зерном (222 кг) и мясом (14 кг) развивающиеся страны

уступали промышленно развитым капиталистическим странам соответственно в

несколько раз. Решение продовольственной проблемы в развивающихся странах

немыслимо без крупных социально-экономических преобразований.

В нашей стране основу земельных отношений составляет

общегосударственная (общенародная) собственность на землю, возникшая в

результате национализации всей земли. Аграрные отношения строятся на основе

планов, по которым должно развиваться сельское хозяйство в будущем, при

финансово-кредитной помощи государства и поставок необходимого количества

машин и удобрений. Оплата работников сельского хозяйства по количеству и

качеству труда стимулирует постоянное повышение их жизненного уровня.

Использование земельного фонда как единого целого осуществляется на

основах долговременных государственных планов. Примером таких планов

явилось освоение целинных и залежных земель на востоке страны (середина 50-

х годов), благодаря которому стало возможным за короткий срок ввести в

состав пахотных земель более 41 млн. га новых площадей. Еще пример —

комплекс мероприятий, связанных с выполнением Продовольственной программы,

предусматривающей ускорение развития сельскохозяйственного производства на

основе повышения культуры земледелия, широкого проведения мелиоративных

мероприятий, а также осуществления широкой программы социально-

экономического переустройства сельскохозяйственных районов.

Земельные ресурсы мира в целом позволяют обеспечить продуктами питания

большее количество людей, чем имеется в настоящее время и чем оно будет в

ближайшем будущем. Вместе с тем, в связи с ростом населения, особенно в

развивающихся странах, количество пашни на душу населения сокращается.

В земледельческих районах в направлении с севера на юг наблюдается

закономерное уменьшение площади слабоокультуренных угодий и возрастание

площади пашни, которая достигает максимума в лесостепной и степной зонах.

Если в северных областях Нечерноземной зоны РСФСР площадь пашни составляет

5—6% общей площади, то в лесостепной и степной зонах площадь пашни

увеличивается более чем в 10 раз, достигая 60—70%. Севернее и южнее этих

зон земледельческая территория резко сокращается. На севере граница

устойчивого земледелия определяется суммой положительных температур 1000°

за вегетационный период, на юге — годовой суммой осадков в 200—300 мм.

Исключение составляют лучше увлажненные предгорные и горные районы юга

Европейской части страны и Средней Азии, где земледельческая освоенность

территории составляет 20%. На севере Русской равнины в лесотундровой и

тундровой зонах площадь пашни составляет лишь 75 тыс. га (менее 0,1%

территории).

Для ускорения развития сельского хозяйства страны требуется

осуществление ряда крупномасштабных мероприятий:

V внедрение научно обоснованной системы земледелия для каждой природной

зоны и ее отдельных регионов;

V осуществление широкой программы мелиорации земель в различных природных

зонах;

V ликвидация процессов вторичного засоления и заболачивания мелиоративных

массивов;

V применение комплексов мероприятий по борьбе с водной и ветровой эрозией

на площадях, измеряемых миллионами гектаров;

V создание сети культурных пастбищ в различных природных зонах с

применением их орошения, обводнения и внесения удобрений;

V проведение широкого комплекса мероприятий по окультуриванию освоенных

почв с созданием глубокого оструктуренного горизонта;

V модернизация машинно-тракторного парка и почвообрабатывающих орудий;

V применение полноценной дозы удобрений под все вилы сельскохозяйственных

культур, в том числе малорастворимых в защитной оболочке;

V осуществление комплекса мероприятий по социальному переустройству

земледельческих территорий (строительство дорог, жилищ, складов, школ,

больниц и т. д.);

V всемерное сохранение существующего земельного фонда. Эта программа может

быть рассчитана на продолжительное время.

Нечерноземная зона РСФСР простирается от Прибалтийских равнин на западе

до Уральского хребта на востоке, от побережья Северного Ледовитого океана

на севере до границы лесостепи на юге. Ее площадь составляет около 2,8 км2.

Нечерноземье отличается высокой концентрацией населения. Здесь проживает

более 60 млн. человек (около 44% населения РСФСР), в том числе около 73% в

городах. Эта зона насчитывает 47 млн. га сельскохозяйственных угодий, из

них 32 млн. га — пашни. Нечерноземная зона отличается развитым сельским

хозяйством, на долю которого приходится до 30% сельскохозяйственной

продукции РСФСР, в том числе почти все льноволокно, до 20% зерна, более 50

— картофеля, около 40 — молока и яиц, 43 — овощей, 30% — мяса.

Важнейшей особенностью Нечерноземной зоны является наличие большой

площади естественных кормовых угодий. На каждый гектар пашни здесь

приходится от 1 до 3 га кормовых сенокосов и пастбищ. Природно-

климатические условия почти повсеместно благоприятствуют развитию сельского

хозяйства мясомолочной специализации. Для интенсификации сельского

хозяйства предполагается на болотах и заболоченных землях провести

мелиоративные мероприятия и химизацию сельскохозяйственных угодий.

2. Эрозия почв (водная и ветреная) и методы борьбы с ней.

Широкое использование земель, особенно возросшее в эпоху НТР, привело к

увеличению распространения водной и ветровой эрозий (дефляции). Под их

воздействием происходит вынос (водой либо ветром) почвенных агрегатов из

верхнего, наиболее ценного слоя почвы, который приводит к снижению ее

плодородия. Водная и ветровая эрозии, вызывая истощение почвенных ресурсов,

являются опасным экологическим фактором.

Общая площадь земель, подверженных водной и ветровой эрозии, измеряется

многими миллионами гектаров. По имеющимся оценкам, водной эрозии подвержено

31% суши, а ветровой—34%. Косвенным свидетельством возросших масштабов

водной и ветровой эрозии в эпоху НТР является увеличение твердого стока

реками в океан, который ныне оценивается в 60 млрд. т, хотя 30 лет тому

назад эта величина была почти в 2 раза меньше.

Общее сельскохозяйственное использование земель (включая пастбища и

сенокосы) составляет около 1/3 суши. В результате водной и ветровой эрозии

во всем мире пострадало около 430 млн. га земли, а при сохранении нынешних

масштабов эрозии к концу века эта величина может удвоиться.

Ветровой эрозии наиболее подвержены частицы почвы 0,5— 0,1 мм и менее,

которые при скоростях ветра у поверхности почвы 3,8—6,6 м/с приходят в

движение и перемещаются на большие расстояния. Мелкие почвенные частицы

( H2CO3). [5, с. 423-424]

Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни

показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может

отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это,

прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или

иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два

термина - кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при

растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода

(Н+). Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде

образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Термин рН

используют в качестве показателя кислотности воды. "Термин рН значит в

переводе с английского "показатель степени концентрации ионов водорода".

[5, с. 428]

Значение рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах

присутствуют как ионы водорода(Н+), так и гидроксид-ионы (ОН-). Когда

концентрация ионов водорода (Н+) в воде или растворе равна концентрации

гидроксид-ионов (ОН-) в том же растворе, то такой раствор является

нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на шкале от 0

до 14). Как вы уже знаете, при растворении кислот в воде повышается

концентрация свободных ионов водорода (Н+). Они то и повышают кислотность

воды или, иными словами, рН воды. При этом, с повышением концентрации ионов

водорода (Н+) понижается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). Те растворы,

значение рН которых на приведенной шкале находится в пределах от 0 до 7 до 14, называются щелочными.

Следует обратить внимание еще на одну особенность шкалы рН. Каждая

последующая ступенька на шкале рН говорит о десятикратном уменьшении

концентрации ионов водорода (Н+) (и, соответственно, кислотности) в

растворе и увеличении концентрации гидроксид-ионов (ОН-). Например,

кислотность вещества со значением рН4 в десять раз выше кислотности

вещества со значением рН5, в сто раз выше, чем кислотность вещества со

значением рН6 и в сто тысяч раз выше, чем кислотность вещества со значением

рН9.

Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими

загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами азота

(NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в

результате деятельности металлургических предприятий и электростанций, а

также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию с водой атмосферы,

они превращаются в растворы кислот - серной, сернистой, азотистой и

азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии,

Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей

Югославии и еще во многих странах земного шара.

Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера,

реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них

погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со

значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН

удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать,

лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН6 погибают

пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН5.5, погибают

донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и

органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон -

крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и

питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических

веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство

лягушек и насекомых.

По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают

выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует

более высокой растворимости таких опасных металлов, как алюминий, кадмий,

ртуть и свинец из донных отложений и почв.

Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека.

Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу

с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьезные заболевания.

Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также

уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего

дня механизм до конца еще не изучен, "сложная смесь загрязняющих веществ,

включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы...в совокупности

приводят к деградации лесов.

Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного

исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов

долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от

потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в

бассейне реки Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на

медицинские расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по

мнению многих специалистов, - это уменьшить количество вредных выбросов в

атмосферу.

3.2. Тяжелые металлы

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам,

наблюдения за которыми обязательны во всех средах.

Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих

веществ, получил в последнее время значительное распространение. В

различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение

этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе

тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев

принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса,

плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень

вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под

определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким

(например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды

и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам

относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной

массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn,

Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых

металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых

организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к

биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под

это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута,

биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют

в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По

Страницы: 1, 2, 3, 4