6.3. Загрязнение земли (почвы)

Известный английский ученый сер Уильш Петти более 300 лет назад сформировал фундаментальное положение о коренных условиях развития производительных сил любого общества. «Труд – отец богатства считал У. Петти,- а земля – мать его». Отождествление земли с матерью имеет не только экономическое значение. Материнство- это зарождение жизни, её сохранение и духовное оплодотворение. Всеми своими благами человечество обязано матери – земли. Исторический опыт свидетельствует, что именно земледельческие народы внесли наибольший вклад в развитие мировой культуры и цивилизации. От земли, от её соков, от работы на земле, от лада с землей корни таких человеческих качеств как любовь к Родине, патриотизм, верность долгу, честность, храбрость… И наоборот: разрушь лад с землей, сгони с неё крестьянина, обруби деревенские корни – и пожнешь злобу, зависть, бесстыдство, подлость, алкоголизм, преступления…

Солнечная энергия на Земле вызывает два круговорота веществ: большой или геологический, наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, или биологический, который заключается в круговой циркуляции веществ между почвой, растениями, микроорганизмами и животными. Оба круговорота взаимосвязаны [3].

Почва – это особое природное образование, обладающее рядом свойств. Она сформировалась в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы под взаимообусловленным воздействием гидросферы и атмосферы, живых и мертвых организмов. Почва является одной из составных частей окружающей человека среды. Важнейшее ее свойство – плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство почвы играет первостепенную роль в жизни человека. Но ценность почвы не ограничивается ее значением для сельскохозяйственного производства. Она является важнейшим звеном биогеоценозов и биосферы Земли. Воздействие человека на почву – составная часть общего влияния человеческого общества на земную кору и всю природу в целом. Особенно влияние человека на плодородный слой земли возросло в век научно –технической революции. При этом не только усиливается взаимодействие человека с землей, но и меняются основные черты взаимодействия. Проблема «почва – человек» осложняется урбанизацией, все большим использованием земель, ростом потребностей продуктов питания. По воле человека меняется характер почвы, изменяются факторы ее образования. Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнении снижается плодородие почв, а отсюда технологическая и питательная ценность продукции. Хищническая деятельность человека приводит к отрицательным результатам воздействия на почву: прогрессирующим сокращениям биологически активных площадей почвы, ее эрозией, засолением и загрязнением. Нарушение почвенного покрова в результате неправильной эксплуатации почвенного покрова приводит к усиленному разрушению почв. Есть несколько типов разрушения почвенного покрова. Среди них самая распространенная и опасная – эрозия. Она выражается в размыве почвы, смыве ее талыми, ливневыми и дождевыми водами. За последнее столетие, ускоренная эрозия почв повлекла за собой потерю 2 миллионов гектаров плодородных земель. Так же почвы разрушаются под воздействием транспорта, землеройных машин, техники. Почва в отличие от атмосферного воздуха обладает способностью аккумулировать попадающие в нее различные загрязнения. Загрязняющие вещества поступая в почву накапливаются в избыточных количествах за счет выбросов промышленных предприятий, животноводческих комплексов [28].

Так же почва загрязняется в результате нерационального применения различного рода минеральных удобрений и пестицидов. Почву загрязняют не только пестициды. В процессе производственной деятельности человека усиливается техногенная нагрузка на почвенный покров – загрязнение металлами и их соединениями. Ежегодно из недр Земли извлекается не менее 4 млн. км³ горных пород и руд, причем прирост добычи постоянно увеличивается на 3% в год. Если в древние времена человек использовал всего 18 элементов таблицы Менделеева, то сейчас используются все известные элементы [27].

Наиболее опасными загрязнителями считаются; ртуть, свинец и их соединения. В окружающую среду ртуть, может поступать вместе с пестицидами, отходами целлюлозно-бумажной промышленности. Очень часто отходы предприятий содержат металлическую ртуть, а так же ее неорганические соединения. Загрязнение почвы свинцом и его соединений носит прямо таки массовый характер. При выплавке и рафинировании свинца на каждую полученную тонну металла в окружающую среду выбрасывается до 25 кг этого вещества. Едва ли не основным источником загрязнения свинцом является автотранспорт, в качестве добавок к бензину используются соединения свинца. Поэтому любителям ягод и грибов не стоит заниматься их сбором вдоль автодорог. Предприятия черной металлургии и сточные воды рудников – это источники загрязнения медью. Источниками заражения почвы цинком является промышленная пыль и применение суперфосфатных удобрений.

Большую опасность представляю радиоактивные вещества, попадающие в почву. Они способны накапливаться в почвенном покрове. Источником поступления в почву радиоактивных веществ могут быть радиоактивные атмосферные осадки, отходы ядерных энергетических реакторов, регенерационные установки «горячих» лабораторий, научно-исследовательские учреждения, использующие радиоизотопы. Наибольшую опасность из радиоизотопов представляют стронций-90 и цезий-137. Эти вещества с очень длительным периодом полураспада 28,8 и 30,2 года соответственно. Радиоактивные вещества способны включаться в пищевые цепи, при этом поражая живые организмы. Поражения организмов может быть как индивидуальными – развитие злокачественных новообразований, так и генетическими, представляющими большую опасность для будущих поколений. Так же загрязняющими почву веществами являются канцерогены. Под канцерогенными веществами подразумеваются химические и биологические вещества, играющие существенную роль в возникновении опухолевых заболеваний, как у животных, так и у человека. Наиболее распространенными из канцерогенных веществ – ароматические углеводороды. В эту группу веществ входит до двухсот агентов, обладающих высокой канцерогенностью.

Основные источники загрязнения канцерогенами – выхлопные газы автотранспорта, самолетов, выбросы промышленных предприятий. В почву высоко канцерогенные вещества попадают из атмосферы вместе с частичками пыли, а так же в результате утечки нефти и ее переработки. В настоящее время самоочищение почв практически не происходит.

Необходимо отметить, что почва имеет ряд специфических особенностей в сравнении с другими объектами окружающей среды. Прежде всего почва значительно менее подвижна, чем атмосферный воздух или поверхностные воды и в связи с этим практически не располагает таким мощным фактором естественного самоочищения, свойственного другим средам, после разбавления. Антропогенные загрязнения, попавшие в тело почвы, накапливаются, эффекты суммируются. Ценная реакция последствий загрязнения связана с его влиянием на растительность, состояние атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, а по этим цепям - на здоровье человека (табл.3)

Основные причины загрязнения городских земель – это свалки, полигоны бытовых и промышленных отходов, выбросы автотранспорта и промышленных предприятий.

Ежегодно в стране образуется до 3,7 млрд. т. отходов, из которых используется и обезвреживается не более 30%. Объем токсичных отходов в 2002 году составил более 139 млн. т. в год, что более чем в 2 раза привышает их переработку. На различных отраслях промышленности накоплено около 1.5 млрд. т. токсичных отходов [28].

Рассмотрим кратко проблему свалок.

За последние десятилетия в глобальную санитарную проблему превратилась ликвидация отходов жизнедеятельности человека – жи­теля города, главные компоненты которых – бумага, металлические банки, стеклянные бутылки, отслужившая свой срок синтетическая

одежда и обувь полиэтиленовая пленка и пакеты, посуда из пласт­массы и т.п. За один только год американцы выбрасывают на свалки 50 млрд. жестянок из-под консервов, 30 млрд. стеклянных банок и бу­тылок, 4 млрд. пластмассы. Значительная часть мусора не горит. К то­му же при сгорании некоторых пластиков, возникающие токсичные химические продукты загрязняют фунтовые воды, а гниющий мусор выделяет метан. Свалки продолжают наступление, они захватывают сотни и тысячи гектары ценных земель в окрестностях крупных горо­дов, загрязняют воздух, почву, водоемы, оскверняют окружающий ландшафт. На уборке мусора занято огромное количество машин, вы­возящих мусор на расстояние 50-60 км и более [5].

В России количество бытовых отходов увеличивается в 2 раза каждое десятилетие. И происходит это по причине повышения культу­ры упаковки и появления большого количества одноразовой упаков­ки. И по этому показателю мы догоняем Запад. Проблема утилизации мусора стоит особо остро в больших городах, и особенно в таких, как Москва. Поэтому стоит проиллюстрировать, как она решалась и ре­шается сейчас в нашей столице. До 1987 г самым популярным спо­собом было захоронение отходов города на специальных полигонах (свалках) под Москвой. К 1987 г. таких полигонов насчитывалось под Москвой около пятидесяти общей площадью в несколько саг гектаров дефицитных земель. Не всегда кучи мусора на этих полигонах надеж­но засыпались почвой, и неприятные запахи и пожары (возгорание метана и других органических веществ) становились нормой в таких местах. Также не всегда хорошо были защищены от загрязнения ядовитыми веществами воды. Видя такое состояние на го­родских свалках, отцы города в то время нашли другое решение этой проблемы - мусоросжигательные печи и переработка твердых отходов.

Была разработана программа по комплесному бросу, перевозке и утилизации отходов. В рамках этой программы намеривались постро­ить свыше десяти крупных предприятий по переработке бытовых от­ходов. Отходы должны были сжигаться, а металлолом реализовываться через Вторчермет и Вторцветмет. программа также включала в себя увеличение парка мусоровозов и контейнеров для сброса му­сора. В связи с возможным загрязнением атмосферы бросами му­соросжигательных печей предусматривалась установка специальных фильтров в технологии сжигания, очищающая на 97-99%. Органиче­ские отходы города собирались вывозить в сельские хозяйства Под­московья. По выполнению программы (2000 год) городские власти намеривались рыть значительное количество мусорных полигонов (свалок) [7].

Ситуация на сегодняшний день представляется следующей. С тех пор (1987 г.) количество мусора увеличилось в два раза и составило 120 млрд. т. в год (учитывая промышленность). Из них 40-50% подвер­гается переработке (заслуга прежних властей) или сжигается (гораздо большая часть всех отходов), еще 30-40% вывозится, а еще около 10% оседает в черте города, где их уже около 3 млрд. т. Количество свалок нисколько не уменьшилось, их по-прежнему 50, каждая площа­дью от 5 до 7 га, кроме того, имеется 14 несанкционированных свалок даже в центре Москвы, не считая загородных [7]. Вот из-за чего мэр столицы Юрий Лужков поставил вопрос «Чем мы дышим?» перед Главным управлением по делам ГОЧС Москвы. Дело в том, что мно­гие районы города «стали пахнуть», мягко говоря, как помещения ка­зармы после влажной уборки затхлой шваброй. Порой запахи были настолько сильными, что вызывали расстройство дыхания, тошноту и головную боль [7].

В настоящее время почти все свалки (официальные) городов России не отвечаю эксплуатации, и относятся к источникам экологического неблагополучия, нарушают биосферный газообмен, поскольку являются местами доступной микроорганизмам среды и крупных скоплений продуктов ис­кусственного происхождения. Также нельзя забывать, что огромные скопления мусора способствуют распространению тяжелых заболева­ний, расширение этих гигантских хранилищ отходов способствует увеличению концентрации метана в атмосфере, что в свою очередь ведет к усилению так называемого парникового эффекта. Немало вреда приносят частые пожары, вызванные возгоранием метана и го­рючих фракций бытовых отходов с выделением опасных веществ [5].

Многие люди склонны думать, что опасные вещества – это, пре­жде всего те, которые представляют непосредственную угрозу для здоровья человека. На самом деле, на их долю приходится лишь часть опасности. Проблема состоит в том, что мы не ощущаем вре­да, который причиняет непосредственно в данный момент большин­ство опасных веществ, изделий и препаратов. В течение длительного времени опасность существует на незначительном уровне, как, на­пример, в случае с канцерогенными веществами. Чистящая жид­кость, которой Вы пользуетесь сегодня, может вызвать рак через де­сятки лет. В соответствии с исследованиями 1992 года, проведен­ными в США, среди женщин, живущих в пределах одной мили от сва­лок, наблюдается 65 процентное увеличение родовых осложнений по сравнению с общенациональным уровнем, заболеваемость раком яичек у юношей, живущих вблизи свалок, увеличивается вдвое по сравнению с общим уровнем в стране [4; 8].

Как видно из приведенных примеров масштабы загрязнения окружающей среды городскими отходами таковы, что острота проблемы нарастает с каждым днём.

Пути решения проблемы.

При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:

• снижение количества отходов уже в процессе производства продукции.

• внедрение безотходных технологий.

• уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе.

• широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов.

• удаление остающихся после переработки отходов с минимально возможным риском для окружающей среды и здоровья человека [6].

Виды утилизации отходов:

• складирование;

• сжигание;

• компостирование (неприменимо для отходов, содержащих токсичные вещества);

• пиролиз.

Около 90 % отходов в США до сих пор закапывается. Но свалки в США быстро заполняются, и страх перед загрязнениями подземных вод делает их нежелательными соседями. Эта практика заставила людей во многих населенных пунктах страны прекратить потребление воды из колодцев. Желая уменьшить этот риск, власти Чикаго с августа 1984 г. объявили мораторий на разработку новых площадей под свалку до тех пор, пока не будет разработан новый вид мониторинга, следящего за перемещением метана, так как если не проконтролировать его образование, он может взорваться.

Даже простое захоронение отходов является дорогостоящим мероприятием. С 1980 по 1987 гг. стоимость захоронения отходов в США возросла с 20 до 90 долларов за 1 т. Тенденция к удорожанию сохраняется и сегодня.

В густо населенных районах Европы способ захоронения отходов, как требующий слишком больших площадей и способствующий загрязнению подземных вод, был предпочтен другому – сжиганию [8].

Первое систематическое использование мусорных печей было опробовано в Нотингеме, Англия, в 1874 г. Сжигание сократило объем мусора на 70-90 %, в зависимости от состава, поэтому оно нашло свое применение по обе стороны Атлантики. Густонаселенные и наиболее значимые города вскоре внедрили экспериментальные печи. Тепло, выделяемое при сжигании мусора, стали использовать для получения электрической энергии, но не везде эти проекты смогли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны тогда, когда не было бы дешевого способа захоронения. Многие города, которые применили эти печи, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава воздуха.(табл. 5,6). Но и в настоящее время в развитых странах сжигаются до 50% всех отходов.

Таблица 4. Эмиссия вредных веществ из установок сжигания мусора

(мг/л ).

Вредные вещества	Содержание в неочищенных дымовых газах
НС1	400...1150
HF	2...20
SO2	200...800
NOX	150...400
СО	20...600
Органические вещества	300...500
Пыль	800...15000

Таблица 5. Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в отходящих топочных газах 88 мг/ м³).

Состав пыли	Концентрация, мг/м	Состав пыли	Концентрация, мг/м
Алюминий	12,056	Олово	0,167
Цинк	3,080	Кадмий	0,071
Свинец	1,760	Хром	0,044
Медь	0,185	Ртуть	0,001

Захоронение отходов осталось в числе наиболее популярных методов решения данной проблемы. Примерно 2/3 всех отходов бытового и производственного происхождения складируют в хранилищах-свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще, а также источниками загрязнения грунтовых вод в результате образования на открытых свалках просачивающихся вод [8].

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Более 70% поверхности Земли занята морями и океанами, что породило миф о том, что они могут бесконечно служить источником обезвреживания и приемником всех видов отходов человеческой деятельности. Суровая реальность развенчала эту опасную иллюзию. Мировой Океан при всей своей необъятности уязвим, как любая другая природная система. Поэтому дампинг (сброс отходов в море) рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия [34].

По данным ООН, ежегодно в мировой океан попадает 50 000 тонн пестицидов, 5000 тонн ртути, 10 000 000 тонн нефти и множество других загрязнителей. Количество ежегодно попадающих из антропогенных источников со стоком рек в воды морей и океанов железа, марганца, меди, цинка, свинца, олова, мышьяка, нефти превышает бьем этих веществ поступающих в результате геологических процессов. Дно мирового океана, в том числе и глубоководные впадины, все шире используются для захоронения особо опасных токсических веществ (включая "морально устаревшие" боевые отравляющие вещества), а также радиоактивных материалов. Так, с 1946 по 1970 год США захоронили у Атлантического побережья страны около 90 000 контейнеров с отходами общей радиоактивностью примерно 100 000 кюри, а европейские страны сбросили в океан отходов общей радиоактивностью 500 000 кюри. В результате разгерметизации контейнеров наблюдаются случаи опасного заражения вод и природной среды в местах этих захоронений [6].

Наиболее перспективным способом решения проблемы является переработка городских отходов. Получили развитие следующие основные направления в переработке: органическая масса используется для получения удобрений, текстильная и бумажная макулатура используется для получения новой бумаги, металлолом направляется в переплавку. Основной проблемой в переработке является сортировка мусора и разработка технологических процессов переработки.

Экономическая целесообразность способа переработки отходов зависит от стоимости альтернативных методов их утилизации, положения на рынке вторсырья и затрат на их переработку. Долгие годы деятельность по переработке отходов затруднялась из-за того, что существовало мнение, будто любое дело должно приносить прибыль. Но забывалось то, что переработка, по сравнению с захоронением и сжиганием, наиболее эффективный способ решения проблемы отходов, так как требует меньше правительственных субсидий. Кроме того, он позволяет экономить энергию и беречь окружающую среду. И поскольку стоимость площадей для захоронения мусора растет из-за ужесточения норм, а печи слишком дороги и опасны для окружающей среды, роль переработки отходов будет неуклонно расти [34].