Главный источник загрязнения свинцом - автомобильный транспорт, что связано с добавками алкилов свинца в бензин для подавления детонации. С выхлопными газами свинец в фор­ме дисперсных частиц оксидов, сульфатов, нитратов и других выбрасывается в воздух. Большая часть (80—90%) выбросов осе­дает вдоль автомагистралей на поверхности почв и раститель­ности. Так образуются придорожные геохимические аномалии свинца шириной в зависимости от интенсивности движения ав­тотранспорта от нескольких десятков метров до 300—400 м и вы­сотой до 6—8 м. Содержание свинца в почве и травянистой рас­тительности в непосредственной близости от шоссе в странах Западной Европы и США достигало десятков и сотен милиграмм на 1 кг. В странах Западной Европы и в США в конце 70-х годов были введены ограничения на использование алкилсвинцовых добавок и ситуация значительно изменилась.

Тяжелые металлы, поступая из почвы в растения и затем в организмы животных, обладают способностью постепенно на­капливаться. Человек — последнее звено в этой цепи, поэтому загрязнение почвы тяжелыми металлами должно строго контро­лироваться. Наиболее токсичны ртуть, кадмий, свинец, мышьяк. Отравление ими вызывает тяжелые последствия. Менее токсич­ны цинк и медь, однако загрязнение ими почв подавляет микро­биологическую деятельность и снижает биологическую продук­тивность. Особенно сильно сказывается совместное действие многих загрязнителей: серной кислоты, ртути, свинца и др.

Ограниченное распространение металлов-загрязнителей в био­сфере в значительной мере обязано почве. Большая часть легкопод­вижных водорастворимых соединений металлов, поступая в поч­ву, прочно связывается с органическим веществом и высокодис­персными глинистыми минералами. Закрепление металлов-за­грязнителей настолько прочное, что в почвах старых металлур­гических районов Скандинавских стран, где около 100 лет назад прекратилась выплавка руд, высокое содержание тяжелых метал­лов и мышьяка сохраняется до сих пор. Следовательно, почвен­ный покров, педосфера выполняют роль глобального геохи­мического экрана, задерживающего значительную часть элемен­тов-загрязнителей. Прочность закрепления убывает в ряду: Hg > Pb > Си > Zn > Cd.

Разумеется, защитная способность почв имеет свои преде­лы, поэтому охрана почв от загрязнения тяжелыми металлами является весьма актуальной задачей. Для сокращения поступле­ния выбросов металлов в атмосферу необходим постепенный переход производства на замкнутые технологические циклы.

Загрязнение почв тяжелыми металлами и токсичными элемен­тами. Современная индустриальная деятельность сопровождается выбрасыванием в биосферу побочных продуктов. В форме твердых отходов промышленности поступает ежегодно 20—30 млрд. т раз­личных веществ, из них 50% — органических ( 1976). С твердыми отходами на поверхность почв поступают за­грязнители окружающей среды. Среди них наиболее опасными считают ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, селен и фтор. Загрязнение почв тяжелыми металлами имеет разные источники, но преимущественное загрязнение ими происходит при сжигании ископаемого топлива: угля, нефти, горючих сланцев. К настоящему времени добыто и использовано более 130 млрд. т угля и 40 млрд. т нефти. Следовательно, с золой поступили на поверхность почв миллионы тонн металлов, значительная часть которых аккумулирована в верхних горизонтах. Антропогенная деятельность на порядок увеличила поступление свинца и кадмия. Главный источник загряз­нения почв свинцом — выхлопные газы автомобилей. Ежегодно с ними поступает более 250 тыс. т свинца. Тяжелые металлы посту­пают в почву также с удобрениями и пестицидами. Большинство соединений тяжелых металлов аккумулируются в подстилке и гу­мусовом горизонте. Распределение тяжелых металлов по поверх­ности от источника загрязнения зависит от характера и особен­ностей источника загрязнения, метеорологических особенностей региона, в частности от розы ветров, геохимических факторов и ландшафтной обстановки в целом. Ареал максимального загрязне­ния редко превышает 10—15 км в радиусе от источника, но не­большие концентрации при попадании в высокие слои атмосферы могут переноситься на значительные расстояния. Металлы вовле­каются в биологический круговорот, передаются по цепям питания и вызывают целый ряд заболеваний у животных и человека, при высоких концентрациях губительно влияют на растения, понижают биологическую активность почв.

Неравномерность техногенного распределения металлов усугуб­ляется неоднородностью геохимической обстановки в природных ландшафтах. В связи с этим для прогнозирования возможного за­грязнения продуктами техногенеза и предотвращения нежелатель­ных последствий необходимо принимать во внимание законы миг­рации химических элементов в различных природных ландшафтах и геохимических условиях.

Продукты техногенеза в зависимости от их природы и той ландшафтной обстановки, куда они попадают, могут терять ток­сичность, перерабатываться природными процессами либо сохра­няться и накапливаться, губительно влияя на живые организмы. В автономных ландшафтах развиваются процессы самоочищения от техногенных загрязнений, так как продукты загрязнения рас­сеиваются поверхностными и внутрипочвенными водами. В акку­мулятивных ландшафтах продукты техногенеза консервируются и накапливаются. Ртуть, свинец, кадмий хорошо сорбируются в верхних сантиметрах перегнойно-аккумулятивного горизонта раз­ных типов почв суглинистого состава. Миграция их по профилю и вынос за пределы почвенного профиля незначительны. Но в почвах легкого состава, кислых и обедненных гумусом, процессы мигра­ции этих элементов усиливаются.

Фтор также оказывает токсическое действие на микрофлору, беспозвоночных животных и растительность. Адсорбция фтора Происходит в почвах с хорошо развитым поглощающим комплек­сом. Растворимые соединения фтора легко перемещаются по поч­венному профилю и могут попадать в грунтовые воды. Цинк и медь менее токсичны, но более мобильны, чем свинец и кадмий. Повышение содержания органического вещества и утяжеление гра­нулометрического состава почв уменьшает миграционную способ­ность цинка и его соединений.

Совместное действие тяжелых металлов на живые организмы в почве оказывает более сильное ингибирующее действие, чем пп той же концентрации каждый элемент в отдельности.

В разных типах почв уровень токсичности тяжелых металле» может отличаться на порядок и выше. Установлено, что, например кадмий на неокультуренных подзолистых почвах оказывает угне­тающее действие при содержании 5 мг/кг, а на окультуренных - начиная с 50 мг/кг.

Загрязнение почв бензпиреном. С продуктами неполного сгорания угля и нефти в почву поступают полициклические ароматиче­ские углеводороды, среди которых особенно опасен бензпирен Он сильный канцероген. Почва — конечный резервуар аккумуля­ции бензпирена. Больше всего его накапливается в гумусовом го­ризонте. С почвенной пылью, грунтовыми водами, с продуктами питания бензпирен может попадать в организм животных и чело­века. Почвенные микроорганизмы обладают способностью расщеп­лять бензпирен на нетоксичные компоненты, но процесс поступле­ния превалирует над детоксикацией его. Эта проблема заслужива­ет глубокого изучения.

Техногенное подкисление почв. Техногенное поступление в ат­мосферу соединений хлора и соляной кислоты, оксидов азота и азотной кислоты, а также соединений серы приводит к выпадению кислотных дождей, адсорбции почвой газов и изменению реакции почв в кислую сторону.

Антропогенное поступление серы в почву и на поверхность рас­тительности происходит в форме диоксида серы и других газообраз­ных соединений и в виде кислотных дождей. Почва сорбирует диоксид серы. Скорость сорбции увеличивается с нарастанием влажности почв, повышением рН, увеличением содержания орга­нического вещества, емкости поглощения и удельной поверхности почв. Воздушно-сухие почвы сорбируют 1—5, а влажные 9— 67 мг SO2/r почвы (К. Смит, 1973). Почвы сорбируют также и восстановленные соединения серы: сероводород, метилмеркаптан, сероуглерод и др. Диоксид серы в атмосфере окисляется в триоксид серы. Оксиды серы и азота, выделяемые в процессе техногенеза, при растворении в жидкой фазе облаков и тумана превраща­ются в кислоты и выпадают с осадками. Выбросы серной кислоты часто сочетаются с выбросами тяжелых металлов, оксидов азота и растворов азотной кислоты, соединений хлора, органических ком­понентов и др. Эти сочетания или усиливают действие кислотных дождей (с азотной и соляной кислотами, с тяжелыми металлами)) или ослабляют его (со щелочно-земельными металлами). На фоновых территориях с осадками поступает 3—6 кг/га серы, в промышленных регионах — 25—30 кг/га. Соответственно содержание водорастворимой серы в дерново-подзолистых почвах фоновых территорий составляет 5—7 мг/100 г, вблизи промышлен­ных производств оно возрастает до 20 и более мг на 100 г почвы.

Диоксид и триоксид серы могут переноситься воздушными массами на десятки и сотни километров от источника выброса. На планете ежегодно в атмосферу поступает до 500 млн. т кислотных компонентов. Кислотные дожди усиливают кислотность почв и природных вод, вызывают выщелачивание питательных элементов, разрушают структуру почв, нарушают газовый режим, подавляют биоту почв и вызывают другие негативные последствия. Техногенное подкисление почв следует учитывать при планировании извест­кования почв, при расчетах доз удобрений и других мероприя­тий.

Техногенное подщелачивание почв. При поступлении щело­чных, щелочно-земельных и тяжелых металлов с выбросами ме­таллургических заводов, а также аммиака с выбросами комбинатов по производству удобрений происходит подщелачивание почв. Масштабы этих процессов значительно меньше, чем процессов подкисления, и негативные последствия также не столь значитель­ны. Но при этом аномально может возрастать содержание в поч­вах тех или иных компонентов, что может привести к нарушению необходимых пропорций в элементах питания. Повышенная ще­лочность почв неблагоприятна для многих сельскохозяйственных растений. К тому же в условиях щелочной реакции среды и про­мывного режима резко возрастает мобильность органического ве­щества, что приводит к обеднению почв гумусом.

6.2 Защита почв от загрязняющих ее продуктов техногенеза бази­руется прежде всего на совершенствовании технологии и принци­пов организации производства. Создание замкнутых технологиче­ских систем, организация производства без отходов приводит к резкому, почти полному сокращению поступления в почву продук­тов техногенеза.

Помимо предупредительных мер, важное значение имеют меры по ликвидации существующего загрязнения.

При атмосферном загрязнении почв тяжелыми металлами и другими токсичными компонентами, когда они концентрируются в больших количествах в самых верхних сантиметрах почвы, воз­можно удаление этого слоя и захоронение его.

В настоящее время получен ряд химических веществ, которые способны инактивировать тяжелые металлы в почве или понизить их токсическое действие. Это ионообменные смолы, образующие хелатные соединения с тяжелыми металлами. Ионообменные смо­лы вносят в почву в дозах, определяемых уровнем загрязнения. Негативной стороной веществ-инактиваторов является их ограни­ченная емкость.

Более доступен, но не всегда более эффективен способ закрепления тяжелых металлов в почве путем внесения извести и органических удобрений, которые адсорбирую тяжелые металлы и токсины.

Внесение органических удобрений в высоких дозах, использование зеленых удобрений, муки из рисовой соломы и т. п. снижает поступление кадмия и фтора в растения, а также токсичность Тяжелых металлов. Регулирование состава и доз минеральных удобрений может уменьшить токсическое действие ряда элементов. Внесение повышенных доз фосфора понижало токсическое действие свинца, меди, цинка и кадмия.

Сочетание предохранительных мер и мер по ликвидации за­грязнения почв тяжелыми металлами позволит защитить почвы от загрязнения, а растения от токсического их действия.

Контрольные вопросы

1 Назовите основное условие охраны почв от загрязнения пестицидами.

2 Перечислите наиболее опасные тяжелые металлы?

3 Назовите главный источник загрязнения почв тяжелыми металлами.

4 Назовите главный источник загрязнения почв свинцом.

5 С продуктами неполного сгора­ния угля и нефти в почву поступает какой особо опасный и сильный канцороген?

6 Чем вызвано выпадения кислотных дождей и изменение реакции почв в кислую сторону?

7 Что происходит при поступлении в почву щело­чных, щелочно-земельных и тяжелых металлов с выбросами ме­таллургических заводов?

Литература:3,с.478-481; 4,с.336-340;5,с.4-15.

Список рекомендуемой литературы

1 Спектор и планирование использования земельных ресурсов: Учебное пособие. – Акмола,1995, 112 с.

2 , , Муха /Под. Ред. . – М.:КолосС, 2003. – 528 с.

3 , , Колесников : Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Март», 2006. – 496 с.

4 Почвоведение. Учеб. для ун-тов. В 2 ч./Под ред. , . Ч. 2. Типы почв, их геогра­фия и использование. - М.: Высш. шк., 1988. - 368 с.

5 , , Колесников почв: Учебное пособие для студентов вузов. Часть 2. Ростов-на-Дону: УПЛ РГУ, 2004. 54 с.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9