Контакты | Реклама | Подписка

Рефераты: Экология / Загрязнения

Антропогенные источники загрязнения почв, пути их устранения

Введение

 

Мой реферат посвящен теме антропогенного загрязнения почвы, весьма актуальная тема в настоящее время. Я рассмотрела наиболее опасные вещества и источники их поступления в атмосферу. Основные методы анализа и методов извлечения их из почвы.

Почва загрязняется токсичными химическими веществами, поступающими из сточных вод, промышленных выбросов в атмосферу и выхлопных газов автотранспорта, а также пестицидами, применяемыми для обработки растений. От автотранспорта (выхлопные газы двигателей и продукты истирания автомобильных покрышек) в воздух и почву поступают канцерогенные вещества. Автомобильное топливо, содержащее этилированные присадки и хлорорганические соединения, а также индустриальные выбросы хлорфенола и выбросы мусоросжигательных заводов загрязняют воздух и почву диоксинами. В США ежегодные выбросы в атмосферу токсичных веществ от одного автомобиля составляют 338 кг, а в России - 1200 кг.

За последние десятилетия по всему миру произошла целая серия экологических катастроф, связанных с разливами нефти в прибрежных зонах морей и океанов. В результате деятельности российских нефтяных компаний многие мелкие реки Сибири и целые территории сильно загрязнены нефтью.

Оперативный контроль за загрязнением почвы основан на сравнении результатов измерения содержания токсичных веществ в почве с ПДК или ОДК для почвы. Предельно допустимой концентрацией в почве (ПДК в почве) называется максимальная концентрация загрязняющего почву вещества, не вызывающая негативного прямого и косвенного воздействия на природную среду и здоровье человека.

Ориентировочная допустимая концентрация (ОДК) химического соединения в почве устанавливается расчетным путем.

Глава 1. Основные источники загрязнения почв

 

Почва постоянно испытывает различные по времени, интенсивности, масштабам, последствиям воздействия, обусловленные многообразной производственной деятельностью человека. Ежегодно в атмосферу выбрасывается тонны различных загрязняющих веществ, которые в дальнейшем попадают в почву и воду.

1.1 Тяжелые металлы

 

В почву металлы могут попадать различными путями: из атмосферы в виде грубодисперсных аэрозолей, входящих в состав выбросов промышленных предприятий (или выхлопных газов автомобилей), а также с дождем и снегом. Тяжелые металлы прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые соединения. Таким образом идет их накопление в почве. Наряду с этим в почве под воздействием различных факторов происходит постоянная миграция попадающих в нее веществ и перенос их на большие расстояния.

Предприятия цветной металлургии могут быть источниками загрязнения почв Cd, Pb, Ni, Zn, Hg, Си, Fc, Mo и Sn. Выбросы предприятий черной металлургии загрязняют почву Ni, Mn, Сг, Cd, Со, Си, Mo, Pb, Sn и Zn. В атмосферных выпадениях вокруг алюминиевых заводов, кроме фтора, обнаруживается значительное содержание алюминия и щелочных металлов, особенно натрия, а также тяжелых металлов - свинца, марганца, меди и цинка.

Максимальное содержание металлов в почвах наблюдается на расстояниях 1-5 км от источников загрязнения (ближняя зона). Они могут превышать фоновые уровни на 1-2 порядка. По мере удаления от источника загрязнения содержание металлов уменьшается и на расстоянии 15-20 км приближается к фоновому уровню. Глубина проникновения металлов в загрязненных почвах обычно не превышает 20 см, при сильном загрязнении они проникают на глубину до 160 см. Опасность такого залегания состоит в том, что при кислой реакции среды имеется угроза поступления токсичных металлов в виде воднорастворимых форм в грунтовые воды. Для почв, расположенных вне зоны влияния источника загрязнения, характерно, как правило, равномерное распределение тяжелых металлов.

Наибольшей миграционной способностью обладают ртуть и цинк, которые обычно равномерно распределяются в слое почвы на глубине 0-20 см. Свинец чаше накапливается в поверхностном слое (0-2,5 см), кадмий занимает промежуточное положение между ними. Встречается накопление РЬ, Cd и ртути и в гумусовых отложениях. Отмечено, что гумусовые горизонты почв загрязненных территорий значительно обогащены тяжелыми металлами.

Металлы, как правило, извлекают из почв кислотами и после перевода их в раствор анализируют электрохимическими или спектральными методами.

Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействию на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы. В принципе многие из них необходимы живым организмам, однако в результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере и значительной концентрации в почве они становятся токсичными для биоты. [2]

1.2 Пестициды, ПХБ, ПАУ и диоксины

 

Это опасные супертоксиканты внесены в список приоритетных загрязнителей воды, воздуха и почвы в России, США и большинстве стран Европы.

Целый ряд веществ антропогенного происхождения обладает такой подвижностью, что проникает почти повсюду. К таким веществам относятся фталаты, хлор-, азот - и фосфорсодержащие пестициды, полихлорированные бифенилы (ПХБ), поли циклические ароматические углеводороды, пентахлорфенол, а также представитель тяжелых металлов - кадмий.

Сразу же после появления и внедрения органических средств борьбы с сельскохозяйственными вредителями (пестицидов) последние стали попадать в почву. Это было отмечено еще в начале 1940-х гг., когда первый синтетический инсектицид ДЦТ был с успехом применен для уничтожения малярийного комара (анофелеса). В первое время проникновению пестицидов в почву не придавалось значения, однако позднее стали разрабатываться методы обнаружения распада пестицидов и их адсорбцию в почвах Средней Европы [2].

Таблица 1.

Поведение Отдельных пестицидов в почве. Приведенные данные по устойчивости относятся к распаду 75-100% первоначального количества. Критерием распада принята потеря биологической активности [2]

Пестицид

Химическая

Форма при

_Адсорбции

Устойчивость

Подвижн.

 

природа

обычном рН

Глина

Гумус

 

 

   

почвы

       

Дикуат

Дипиридил

Катион

Сильная

Средняя

1-2 нед

Низкая

2,4-Д

Фенолкси-уксусная

Анион

Отсутствует

Сильная

1-2 нед

Очень

кислота

Катион

     

высокая

 

S-триазин

 

Сильная

Сильная

12-25 нед

Высокая

Диурон

Фенилмочевина

Нейтральная

Слабая

Сильная

0,5-2 года

Средняя

ДДТ

Хлоругле-водород

Нейтральная

Сильная

Сильная

Более 2 лет

Низкая

Линдан

Хлоругле-водород

Нейтральная

Низкая

Сильная

Более 2 лет

Низкая

Пара-тион

Сложный эфир

Нейтральная

От низкой

1-12 нед

Низкая

 
 

фосфорной

 

до средней

     
 

кислоты

         

Манеб

Дитиокарбамат

Нейтральная

 

1-! 2нед

Низкая

 

 

1.3 Летучие галогенсодержащие органические соединения и ароматические углеводороды

 

Из этих токсичных соединений наибольшую опасность представляют хлорированные углеводороды.

Хлорированные алканы и алкены особенно часто используются в качестве растворителей либо как материал для ряда синтезов. Из-за сравнительно низких температур кипения (CCI4 76,7°С; CHCI3 61,7°С; CH2CI2 40°С; Cl2C=CHCl 87°С) и значительно более высокой, чем у полициклических ароматических углеводородов, растворимости в воде (около 1 г/л при 25°С) алкилхлориды широко распространились в окружающей среде. Особо летучие соединения могут проникать даже через бетонные стенки канализационных систем, попадая таким образом в грунтовые воды.

Из группы сильнодействующих на печень хлорированных углеводородов следует выделить тетрахлорметан, тетрахлорид углерода. Это соединение используют главным образом для синтеза фторхлоруглеводородов. Кроме того, его применяют в качестве растворителя жиров. Предполагают, что от 5 до 10% всего производимого тетрахлорметана попадает в окружающую среду. Природные источники образования ССl4 неизвестны.

При аэробных условиях тетрахлорметан исключительно долгоживущ. На воздухе период полураспада составляет 60-100 лет. Сходная ситуация наблюдается и в поверхностных слоях водохранилищ, богатых кислородом. Иную картину можно видеть в анаэробных условиях, когда, например, тетрахлорметан попадает в донные отложения водохранилищ. В иле с ним протекают метаболические изменения (неполный распад) в течение 14-16 дней.

Тетрахлорметан не должен попадать в очистные сооружения, так как он препятствует развитию микроорганизмов и, следовательно, сдерживает их деятельность. Косвенная опасность для человека заключается в том, что из попавшего в отходы тетрахлорметана в анаэробных условиях образуется хлороформ (СНСl3), который, как известно, обладает наркотическим действием. Прямая же угроза здоровью человека состоит в возможных изменениях печени.

К числу хлорированных углеводородов, обладающих некоторым отравляющим действием на печень, относится, среди других, и трихлорэтилен. Этот растворитель используют главным образом для обезжиривания поверхности металлов; кроме того, в качестве растворителя для ряда веществ (в том числе природного происхождения), а также в небольших количествах для синтеза. Около 90-100% всего производимого трихлорэтилена попадает в окружающую среду, главная часть - в воздух, остальная - в твердые отходы и сточные воды [3].

1.4 Фенолы

 

Фенол (карболовая кислота) и его производные (алкил-, нитро - и хлорфенолы) относятся к одним из главных приоритетных органических загрязнений воды и почвы, которые подлежат обязательному контролю (как правило, в режиме мониторинга) во многих странах, в том числе и в России.

Фенол применяется в производстве фенолформальдегидных смол, которые являются первыми промышленными синтетическими смолами (их производство под названием "бакелит" было начато еще в 1909 г.). Производство фенолоформальдегидных смол, изделий и материалов на их основе (связующие для фенопластов, термоизоляционные материалы, древесные пластики, например, хорошо известные в быту ДСП, фанера, литейные формы и абразивы, а также основа многих лаков и клеев) представляет собой один из основных источников поступления фенолов в природную среду - в воду и почву. Крезолы широко применяются для пропитки железнодорожных шпал и в целях дезинфекции.

Особенно токсичны производные фенола, например пентахлорфенол. Его применяют для пропитки древесины и других неметаллических материалов. Он получил широкое распространение для обработки преимущественно закрытых помещений. Этот препарат обладает сильными фунгицидными, бактерицидными и инсектицидными свойствами; особенно широко он используется при обработке древесины, ограниченное применение он находит и в других областях. Пентахлорфенол плохо растворяется в воде и с трудом проникает в древесину. Поэтому для обработки древесины чаще используют пентахлорфенолят натрия, который гораздо лучше растворяется в воде (22,4 г в 100 г воды при 20°С). В древесине при обработке соляной кислотой или ССЬ можно вновь получить малорастворимую форму. Обработанные строительные материалы постоянно будут выделять следы пентахлорфенола в окружающее пространство, в том числе и во внутренние помещения. Пентахлорфенол образуется в окружающей среде также при метаболических превращениях гексахлорбензола, распространенного фунгицида, который используется как для защиты посевов, так и при обработке древесины.

Во внутренних помещениях концентрация пентахлорфенола может составлять около 0,5 мкг/м3 воздуха при ПДК (Германия) 500 мкг/м3. Несмотря на различие в 103 раз, измеренная загрязненность воздуха в закрытых помещениях может представлять опасность для здоровья находящихся в них людей [4].

Глава 2. Контроль над загрязнением почв

 

Контроль за загрязнением почв населенных пунктов проводиться с учетом функциональных зон города. Места отбора проб предварительно отмечаются на картосхеме, отражающей структуру городского ландшафта. Пробная площадка должна располагаться на типичном для изучаемой территории месте. При неоднородности рельефа площадки выбирают по элементам рельефа. На территорию, подлежащую контролю, составляют описание с указанием адреса, точки отбора, общего рельефа микрорайона, расположения мест отбора и источников загрязнения, растительного покрова, характера землепользования, уровня грунтовых вод, типа почвы и других данных, необходимых для правильной оценки и трактовки результатов анализов образцов.

2.1 Анализ загрязнений почвы

 

После извлечения загрязняющих веществ из почвы (экстракция или термодесорбция) анализ полученного экстракта или конденсата ничем не отличается от аналогичной процедуры, принятой в газохроматографическом анализе загрязнений воздуха. Следовательно, все артефакты, которые могут привести к искажению результатов определения загрязняющих почву токсичных веществ (особенно результаты идентификации) в последнем случае будут аналогичны артефактам, характерным для хроматографирования загрязнений воздуха. Отличия можно найти лишь на стадии извлечения токсичных веществ из матрицы (почвы). Почва представляет собой рыхлый материал, содержащий неорганические и органические вещества (5%), воду и воздух. Органическая часть образуется в результате разложения растительной биомассы. По приблизительной оценке, в 400 г богатой обработанной почвы может содержаться - 200 млн грибков, 25 млн водорослей, 15 млн простейших бактерий, а также множество червей, клещей и насекомых.

Если рассматривать почву лишь как резервуар, в котором в силу тех или иных причин (в основном из антропогенных источников) накапливаются вредные химические вещества органического и неорганического происхождения, то возможные артефакты, влияющие на правильность анализа (идентификации), следует искать именно на этой стадии аналитической процедуры. При извлечении загрязняющих веществ из почвы возможны следующие основные артефакты:

  • внесение посторонних примесей растворителем-экстрагентом;
  • неравномерное извлечение загрязнений различной природы;
  • разложение целевых компонентов при термодесорбционном извлечении.

Наиболее характерными артефактами при экстракционном извлечении токсичных выществ из почвы (экстрагенты - вода или органические растворители) являются внесение в пробу примесей из растворителя или неравномерное извлечение из почвы соединений различных классов. В случае, когда эта "неравномерность" достигает 50-60% и более, искажаются не только результаты количественного определения загрязнений, но также (и это главное) плохо экстрагирующиеся примеси могут "потеряться" на фоне значительно больших концентраций других компонентов, что приведет к существенному искажению идентификации загрязняющих почву веществ.

Поэтому при анализе сложных смесей загрязнений почвы (например, содержащих N2, NOx, NH3, СО2, РН3, углеводороды и сернистые соединения) следует или использовать термодесорбцию, или быть достаточно осмотрительными при выборе растворителя. В частности, при использовании в качестве экстрагентов воды, метанола, смесей воды и метанола и других полярных растворителей в водном растворе будут хорошо "открываться" лишь растворимые в воде соединения, а в полярных растворителях окажутся преимущественно полярные соединения (спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и др.).

Третьим фактором, способным существенно изменить состав загрязняющих веществ при анализе почвы, является термодесорбция на стадии извлечения токсичных веществ из матрицы. В этом случае для устранения возможных артефактов следует осуществлять термодесорбцию в мягких условиях, медленно нагревая почву (или сорбционную трубку после улавливания загрязнений из почвы) от ~40°С до 150-200°С [1].

2.1 Извлечение загрязняющих веществ из почвы

 

Извлечение примесей токсичных химических веществ (антропогенного происхождения) из почв, донных отложений, твердых химических и бытовых отходов и др. относится к наиболее трудным стадиям аналитического процесса определения загрязняющих веществ в твердых образцах. Главными способами извлечения загрязняющих веществ из почвы являются [1]:

  • термодесорбция
  • жидкостная экстракция
  • экстракция в микроволновом поле
  • экстракция субкритической водой
  • парофазный анализ

Вывод

 

Почва - важнейший компонент биосферы, без которого существование на земле не возможно. Почва постоянно подвергается антропогенным воздействиям. Ежегодно в нее попадают тонны различных загрязняющих веществ из атмосферы. Это выбросы предприятий, различные выхлопные газы. Загрязняющие вещества, в почве, подвергаются разложению, некоторые мигрируют в профиле и попадают в воду. Наибольшую опасность представляют тяжелые металлы, диоксины, летучие органические и неорганические соединения, фенолы. Фильтруемость и накопление примесей в почвах, а так же способность почв к регенерации определяют ее буферную способность по отношению к антропогенным воздействиям. При снижении способности почвы к обеззараживанию вредных веществ последние могут интенсивнее распространяться в окружающей среде, чем в случае "здоровой" почвы

Предприятиям и производителям транспорта необходимо больше внимания уделять проблемам экологии, так как с каждым годом экологическая ситуация ухудшается.

Список использованной литературы

 

Анализ загрязненной почвы и опасных отходов: Практическое руководство / Ю.С. Другов, А. А Родин. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007-424с.: ил. - (Методы в химии)

Оценка степени загрязнении почвы химическими веществами. Ч.I. Тяжелыми металлами пестицидами. М.: Минприроды РФ, 1985.

Определение органических веществ в почвах и отходах производства и потребления. Сборник методических указаний. МУК 4.1.1061-4.1.1062-01. Издание официальное. М.: Минздрав Росии. 1995.

Ревелль П.,Ревелль Ч. - Среда нашего обитания, кн.2. Загрязнение воды и воздуха. Пер. с англ., М.: Мир, 1995, с.296.

Опубликовано:
24.03.2021

Рефераты содержат только текстовую информацию и могут быть использованы только для ознакомления. Схемы, изображения и другие мультимедия вложения могут отсутствовать. Информация в данном разделе взята из открытых источников.