Эколого-геохимическая оценка урболандшафтов промышленных агломераций

1.2 Эколого-геохимическая оценка урболандшафтов промышленных агломераций

1.2.1 Химическое загрязнение почвы

В большинстве случаев антропогенному воздействию, в результате хозяйственной деятельности и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, подвергаются верхние горизонты земной коры. При этом сильной трансформации подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши, занимающей 29,2% поверхности земного шара, и включающей земли различной категории.

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растительности, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельным природным образованием. Важнейшим свойством почвы является плодородие - способность обеспечивать рост и развитие растений. Почва является гигантской экологической системой, оказывающей, наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю биосферу. Она активно участвует в круговороте веществ и энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы Земли. Посредством почвы — важнейшего компонента биоценозов - осуществляются экологические связи живых организмов с литосферой, гидросферой и атмосферой.

Химизм почв частично определяется минеральным скелетом, частично - органическим веществом. Большая часть минеральных компонентов представлена в почве кристаллическими структурами. Преобладающими почвенными минералами являются силикаты.

Почвенный покров - важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для планеты.

Органическое вещество почвы образуется при разложении мертвых организмов. Конечным продуктом разложения является гумус, находящийся в коллоидном состоянии, подобно глине, и обладающий большой поверхностью частиц с высокой катионообменной способностью. Одновременно с образованием гумуса жизненно важные элементы переходят из органических соединений в неорганические, например азот в ионы аммония, фосфор в ортофосфат-ионы, сера в сульфат-ионы. Этот процесс называется минерализацией. Углерод высвобождается в виде С0₂ в процессе дыхания.

Особое свойство почвенного покрова - его плодородие, под которым понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водным, воздушным и тепловым режимами. Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном питании, являясь важнейшим агентом их фотосинтетической деятельности. Плодородие почвы зависит также от величины аккумулированной в ней солнечной энергии.

Почвенный покров принадлежит к саморегулирующейся биологической системе, являющейся важнейшей частью биосферы в целом.

Почва представляет собой сложную малодинамичную систему, меняющуюся на небольших климато-ландшафтных территориях.

Экспериментально обоснованную ПДК можно рассматривать как эталонную величину отсчета, используемую для оценки опасности загрязнения почвы в конкретных почвенно-климатических условиях [ 33,17 ].

Почвенный слой является буферной зоной между атмосферой и недрами. По сути, он принимает на себя основную долю нагрузки от всех видов хозяйственной деятельности человека.

Насчитывают не менее 6 типов антропогенно-технических воздействий которые могут вызвать разного уровня ухудшение почв. В их числе: 1) водная и ветровая эрозия, 2) засоление, подщелачивание, подкисление, 3) заболачивание, 4) физическая деградация, включая уплотнение и коркообразование, 5) разрушение и отчуждение почвы при строительстве, добыче полезных ископаемых, 6) химическое загрязнение почв[ 34].

По способу поступления в почву различные загрязнители, большинство из которых антропогенного характера, можно условно разделить на: поступающие с атмосферными осадками, осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей, непосредственно поглощающиеся влажной почвой газообразные соединения и вещества, поступающие в почву с растительными и животными останками.

Основными источниками загрязнения почвы являются:

Коммунальное хозяйство, промышленные предприятия, в твердых и жидких отходах которых постоянно присутствуют различные токсические вещества, а выбрасываемые в атмосферу продукты - рано или поздно попадают в почву. Теплоэнергетика, из загрязнителей преобладают шлаки, образующиеся при сжигании каменного угля; сажа, оксиды серы, бенз(а)пирены, соединения ванадия и др. Горнодобывающая промышленность, отходами которой (отвалы) занимают немалые площади, выводя из пользования земельные угодья. FeS₂,H₂S0_4,. Сельское хозяйство. Основными загрязнителями являются удобрения, ядохимикаты и отходы животноводства, а также транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания выделяется около 280 различных веществ, которые оседают на поверхности почвы или поглощаются растениями .

Особую опасность представляют собой высокотоксичные компоненты ракетного топлива - КРТ (применяемого на первых ступенях ракет-носителей) проливы и выбросы которых происходят в районах падения ракет и при их авариях [27]

КТР-гептил относится к 1-му классу опасности, загрязняет почву, поверхностные воды, растительный покров; его обнаружили в кормовой растительности, овощах, мясе домашних животных, что приводит к попаданию его в организм человека».

Тяжелые металлы. Тяжелые металлы поступают в почву преимущественно из атмосферы с выбросами промышленных предприятий а свинец — с выхлопными газами автомобилей. Описаны случаи [34,36] , когда большие количества тяжелых металлов попадали в почву с оросительными водами, если выше водозабора в реки сбрасывались сточные воды промышленных предприятий. Наиболее типичными загрязнителями данной группы являются: свинец, кадмий, ртуть, цинк, молибден, никель, кобальт, олово, титан, медь и ванадий.

Из атмосферы в почву тяжелые металлы попадают чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяются, переходя в гидроксиды, карбонаты или в форму обменных катионов

Если почва прочно связывает тяжелые металлы (богатые гумусом тяжелосуглинистые и глинистые почвы), тем самым, предохраняя от загрязнения грунтовые воды и растительную продукцию, она сама постепенно становится все более загрязненной, что может привести к разрушение органического вещества с выбросом тяжелых металлов в почвенный раствор. В итоге такая почва окажется непригодной для сельскохозяйственного использования [35].

Почвы песчаные, малогумусные устойчивы против загрязнения, за счет того, что они слабо связывают тяжелые металлы, легко отдают их растениям или пропускают их с фильтрующимися водами. Таким образом, происходит загрязнение растений и подземных вод [37]/

Тяжелые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы. Загрязнение тяжелыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве вкупе со слабыми системами очистки, в результате чего тяжелые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и почву, загрязняя и отравляя ее.

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах. Почва является основной средой, в которую попадают тяжелые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды. Она же служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха и вод. Из почвы тяжелые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу более высокоорганизованным животным.

Необходимо отметить, что гигиеническое состояние почвы ухудшается, хотя способность почвы к самоочищению является основным гигиеническим требованием для сохранения биологического равновесия. Почва уже не в состоянии справиться без помощи человека с загрязнениями [36,38,39,40].

Глава II. Методики исследования загрязнения окружающей среды и оценки ее качества

Для выполнения задач и достижения цели были разработаны нами методики исследования комплексной эколого-геохимической оценки урболандшафтов Волгоградской агломерации, которая заключается в исследовании почв, растительности, оценки выбросов промышленных предприятий и влияния ОС на здоровье человека.