Тема 6
.pdfТЕМА Моніторинг антропогенного забруднення ґрунтів
Моніторинг антропогенного забруднення ґрунтів – це система спостережень за змінами забруднення земель, пов’язаних з виробничою діяльністю людини, з метою своєчасного виявлення негативного впливу цього забруднення на довкілля та усунення його відповідними заходами.
Антропогенне забруднення ґрунтів пов’язане з потраплянням у ґрунт різних хімічних речовин, токсикантів, відходів промисловості та сільського господарства, комунальнопобутових підприємств у розмірах, що перевищують їх максимальні кількості. Накопичуючись у великих кількостях у ґрунті, забруднювачі інтенсивно поглинаються рослинами, біологічними ланцюгами потрапляють в організм людини, негативно впливають на її здоров’я. У сучасних умовах виробнича діяльність людини стала потужним геохімічним чинником, завдяки чому земна поверхня зазнає величезного техногенного пресингу. Навколо багатьох промислових підприємств утворилися цілі техногенно-біохімічні провінції з аномально високим вмістом важких металів та мікроелементів. Разом з мінеральними добривами і пестицидами на поля вносяться такі особливо небезпечні токсиканти, як арсен, кадмій, ртуть, свинець, цинк, селен, фтор, нітрати та інші сполуки, що мають мутагенні, канцерогенні та ембріотоксичні властивості.У ґрунті можуть накопичуватися радіоактивні речовини. Забруднювачами також є отрути, патогенні мікроорганізми, інвазії глистів, що потрапляють у ґрунт з побутово-господарськими стоками. Локальне забруднення ґрунтів можливе у разі проведення геологорозвідувальних робіт, коли забруднювачами є нафта, нафтопродукти, газові викиди тощо. Істотним джерелом забруднення ґрунтів є хімічні засоби захисту рослин, меліоранти і мінеральні добрива, що містять важкі метали та інші речовини.
Основні види антропогенного забруднення ґрунтів
Забруднення ґрунтів під час проведення геологорозвідувальних робіт
Одним із забруднювачів ґрунту під час геологорозвідувальних робіт можуть бути викиди газових або нафтових свердловин. Це робочі розчини стічних вод, нафти, дизельного палива, мастила, які потрапляють у ґрунт, й одночасно у підґрунтові води. Органічні сполуки, які містяться в нафтопродуктах, утворюють стійкі суспензії, котрі не відстоюються. У ґрунтах, просочених нафтою, відбувається диспергація структури знижується водопроникність, витісняється кисень, через що порушуються мікробіологічні та біохімічні процеси, водний та поживний режим ґрунту, пригнічується коренева система рослин, гальмується їх ріст і навіть вони гинуть.
Дуже негативним явищем є те, що за рахунок значної кількості солей у бурових і стічних водах виникає хлоридно-сульфатне засолення ґрунтів. Зовні це проявляється у формі абсолютно безплідним плям з брилистою потрісканою поверхнею.
Забруднення ґрунтів промисловими і побутовими відходами та викидами
Одним із продуктів сучасної цивілізації є нагромадження твердих відходів і викидів на заселених площах. Це можуть бути мінеральні відходи або відкладення пустої породи поблизу діючих шахт, промислові міські (господарські, торгові) і сільські відходи, викиди і сміття.
Значні площі займають відвали промислових відходів. У результаті діяльності людини утворюються відходи і викиди, які представлені продуктами різних технологічних процесів: метали, металоїди, хімічні речовини (кислоти, солі, луги), мул з станцій біологічного очищення відходів, мінеральний пил, зола, хімічний шлам, скло, кераміка тощо. До них також належать відходи і викиди будівництва, благоустрою населених пунктів тощо.
У випадку забруднення ґрунтів промисловими викидами відбувається виділення вуглекислоти протягом усього вегетаційного періоду, а отже, пригнічуються біологічні
процеси. Про це насамперед свідчать зміни чисельності мікроорганізмів у разі забруднення ґрунтів та ослаблення їх ферментативної діяльності.
Підраховано, що у складі промислових відходів налічується від 10 до 20 хімічних елементів. Так, поблизу металургійних заводів утворюються зони інтенсивного забруднення ґрунтів свинцем, цинком, кадмієм, ртуттю і міддю. Біля свинцевоплавильних підприємств , крім свинцю та цинку, головними забруднювачами є кадмій, мідь, ртуть, арсен, селен і таке інше. Високий вміст нікелю і міді фіксують у ґрунтах навколо комбінатів кольорової металургії. Забруднення хромом характерне для цементних заводів і нафтопереробних підприємств.
Дуже небезпечним для ґрунтового покриву є стічні води хімічної промисловості, які містять цинк, хром, ртутні сполуки, свинець, фтор, формальдегіди, метанол, бутан та інші речовини.
Стоки коксохімічних заводів містять фенол, роданіди, різні масла. Для шахтних і кар’єрних вод характерний високий вміст суспендованих речовин та мікроорганізмів. Стоки підприємств харчової промисловості містять біогенні речовини. Міські стоки, а також стічні води тваринницьких ферм і птахофабрик нерідко забруднені яйцями гельмінтів, кишковою паличкою та іншими збудниками інфекційних захворювань.
За забруднення ґрунтів фенольними сполуками змінюється структура, руйнуються деякі мінерали, утворюючи з металами, що містяться в них, сполуки типу халатів. Усе це негативно впливає на життєдіяльність грунтової мікрофлори і рослин, на ферментативну активність ґрунтів і їх родючість.
Ґрунт піддається загальному забрудненню з атмосфери як природними так і антропогенними джерелами. Отруйні речовини потрапляючи в ґрунт проникають у нього безпосередньо або з опадами. Вони забруднюють ґрунт і рослинність, знижують урожай і викликають навіть руйнування самої екосистеми.
Останніми роками велику проблему створюють кислі дощі, які пов’язані з викиданням в атмосферу сульфатної і нітратної кислот. Кислі дощі, з одного боку, призводять до вимивання з ґрунту поживних елементів, а з дугого – до підкиснення ґрунтів, яке впливає, в свою чергу, на розчинність поживних елементів, ріст і життєдіяльність мікроорганізмів у ґрунті.
Забруднення ґрунтів важкими металами
У природі налічується 78 важких металів, а їх загальна маса не перевищує 1,2 % загальної маси літосфери. Найчастіше ґрунти забруднюються такими важкими металами: залізо, марганець, мідь, цинк, молібден, кобальт, ртуть, свинець, кадмій та інші. Це «мікроелементи», бо рослинам вони необхідні у невеликих кількостях.
Зазвичай, їх концентрації у ґрунтах незначні та вони не є шкідливими, але кількість їх може збільшуватися за рахунок вихлопних газів транспортних засобів, відходів, залишків і викидів унаслідок експлуатації шахт і промислових майданчиків, внесення мінеральних та органічних добрив, застосування пестицидів тощо.
Рівень забруднення ґрунту та закономірність просторове поширення важких металів залежить від потужності підприємств-забруднювачів, тривалості їх діяльності, якості сировини, технології виробництва, ефективності роботи очисних споруд. Найчастіше забруднення ґрунтового та рослинного покриву мають локальний характер і проявляються
врадіусі десятка кілометрів від джерела забруднень.
Стійкість ґрунтів до забруднення важкими металами різна залежно від їх буферності.
Ґрунти з високою абсорбційною здатністю і, відповідно, з високим вмістом ґлини, а також органічної речовини, можуть втримувати ці елементи, особливо у верхніх горизонтах. Це властиво для карбонатних ґрунтів і ґрунтів з нейтральною реакцією. Важкі метали порізному впливають на рослинний і тваринний світ.
Забруднення ґрунтів радіонуклідами
Це забруднення насамперед пов’язане з використанням атомних електростанцій. За оцінками спеціалістів, тільки 2 % ядерного палива використовується ефективно. Більше 98 % йде у відходи, а це радіоактивні елементи: плутоній, стронцій, цезій тощо, які неможливо захоронити, а можна тільки вічно зберігати у спеціальних могильниках. Особливо небезпечні забруднення радіонуклідами з катастрофічними екологічними наслідками, які виникають через ядерні вибужи та аварії на об’єктах атомної промисловості та енергетики.
Забруднення ґрунтів екскрементами тварин
Екскременти тварин і птиці завдяки високому вмісту органічних речовин та інших поживних елементів – фосфору, калію, мікроелементів – здавна вважають цінним добривом. Але внесення їх у надмірній кількості веде до порушення механізму перетворення і може погіршити властивості, а отже і родючість ґрунту.
Одночасно з основними поживними елементами (NPK), які містяться в екскрементах тварин, в ґрунт потрапляють і можуть нагромаджуватися в токсичних концентраціях й інші сполуки, які негативно впливають на ґрунт і рослини.
Дослідження свідчать, що внесення в ґрунт екскрементів тварин у дозах, що перевищують оптимальну (45 т/га на рік), негативно впливає на родючість ґрунтів і життєдіяльність мікроорганізмів та рослин. Наприклад, у ґрунті виявляється надлишок розчинених солей, які можуть викликати затримку росту рослин або вимиваються у ґрунтові води. Разом з екскрементами у ґрунті накопичуються мідь, мишяк, які потрапляють з кормом для птиці, з ліками проти захворювань або з стимуляторами росту. Нітрати, які присутні у ґрунтах в надмірній кількості, можуть міґрувати через ґрунтовий профіль до ґрунтових вод, а також змиватися поверхневими водами у процесі ерозії.
Забруднення ґрунтів пестицидами
Пестициди – це хімічні засоби боротьби із шкідливими організмами: шкідливими комахами (інсектициди), хворобами (фунгіциди), бурянами (гербіциди). До пестицидів також належать речовини для передзбирального видалення з рослин листя (дефоліанти) і для підсушування рослин (десиканти)
Світовий асортимент пестицидів налічує 700 найменувань хім. Сполук (промисловий випуск) з яких виготовляють 12000 препаратів. В Україні застосовують 170 препаратів з яких 49 особливо небезпечні.
Ґрунту належить основна роль у самоочищенніландшафтів від пестицидів. Його здатність до самоочищення визначається гідротермічними умовами і біологічною активністю. Якщо ж самоочищення відбувається повільно, то навіть помірне щорічне внесення пестицидів з часом призводить до небажаних наслідків.
Важливою характеристикою пестицидів є їх здатність мігрувати по профілю ґрунту і створювати тим самим небезпеку забруднення ґрунтових вод. Пестициди, потрапивши в ґрунт, можуть адсорбуватися його компонентами за рахунок дифузії, масоперенсу і вивітрюванню. Більшість пестицидів тою чи іншою мірою здатні піддаватися хімічним перетворенням і деградації, за рахунок гідролізу, окисненню або відновленню або інших реакцій, серед яких особливо виділяють реакцію утворення нітрогенних сполук. У природних умовах важливу роль в детоксикації пестицидів відіграють процеси фоторозкладу, які відбуваються під впливом ультрафіолетової частини спектра сонячних променів.
Перистентність пестицидів у ґрунті залежить від застосування дози і форми їх внесення, абсорбційної здатності, повторних обробок, розподілу препарату у ґрунті, типу ґрунту, додавання до нього різних речовин, його рН, температури, вологості, виду вирощуваних культур, комбінації пестицидів.
Забруднення залишками пестицидів рослин та рослинницької продукції становить небезпеку для людини і тварин. Тому у розгляді проблем пов’язаних з екологічними наслідками застосування препаратів, культурні рослини вимагають особливої уваги.