Проблемы загрязнения литосферы в РФ

Введение.

Период, начиная  с 1950 г. до настоящего времени, называют периодом научно-технической революции. К концу ХХ века произошли огромные изменения и в технологии, появились  новые средства связи и информационные технологии, что резко изменило возможности  обмена информацией и сблизило самые  отдаленные точки планеты. Мир буквально  на наших глазах стремительно изменяется, и человечество в своих действиях  не всегда поспевает за этими изменениями.

Экологические проблемы возникли не сами по себе. Это  результат естественного развития цивилизации, в которой сформулированные ранее правила поведения людей  в их взаимоотношениях с окружающей природой и внутри человеческого  общества, поддерживавшие устойчивое существование, пришли в противоречие с новыми условиями, созданными научно-техническим  прогрессом. В новых условиях необходимо формирование и новых правил поведения, и новой морали с учетом всех естественнонаучных знаний. Наибольшая трудность, которая  определяет многое в решении экологических  проблем - все же недостаточная озабоченность  человеческого общества в целом  и многих его лидеров проблемами сохранения окружающей среды. 

1.Литосфера, ее строение

Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность литосферы.     

Литосферой  называют твердую оболочку Земли, состоящую  из земной коры и слоя верхней мантии, подстилающего земную кору. Расстояние нижней границы земной коры от поверхности  Земли изменяется в пределах 5-70 км, а мантия Земли достигает глубины 2900 км. После нее на расстоянии 6371 км от поверхности находится ядро.

Суша занимает 29,2%поверхности земного шара. Верхние  слои литосферы называется почвой. Почвенный покров является важнейшим  природным образованием и компонентом  биосфера Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для  населения планеты. Площадь земельных  ресурсов мира составляет 129 млн.кв.км, или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 10% суши, луга и пастбища – 25% суши. Плодородием почвы и климатическими условиями определяются возможность существования и развития экологических систем на Земле. К сожалению, из-за неправильной эксплуатации ежегодно теряется некоторая часть плодородных земель. Так, за последнее столетие в результате ускорения эрозии потеряно 2 млрд. гектаров плодородных земель, что составляет 27% от общей площади земель, используемых для сельского хозяйства.

2.Источники загрязнение почвы.

Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими  веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли  образуется одна тонна отходов, в  том числе более 50 кг полимерных, трудноразлагаемых.

Источники загрязнение  почвы могут быть классифицированы следующим образом.

Жилые дома и коммунально-бытовые  предприятия. В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупных городов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратили в трудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких предметов, например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные вещества - диоксиды. Несмотря на это, в последние годы разрабатываются способы уничтожения бытового мусора сжигания. Перспективным способом считается сжигание такого мусора над горячими расплавами металлов.

Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при производстве синтетических каучуков в почву попадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки; при производстве резиновых изделий в окружающую среду поступают пылевидные ингредиенты, сажа, которые оседают на почву и растения, отходы резинотекстильных и резиновых деталей, а при эксплуатации шин – изношенные и вышедшие из строя покрышки, автокамеры и ободные ленты. Хранение и утилизация изношенных шин в настоящее время являются еще нерешенными проблемами, так как при этом часто происходит сильные пожары, которые очень трудно тушить. Степень утилизации изношенных шин не превышает 30% от общего их объема.

Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.

Сельское хозяйство. Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.

Рассмотрим  более подробно загрязнение почвы  тяжелыми металлами и ядохимикатами.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть.

Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах  почти все они необходимы для  растений и живых организмов. В  организме человека тяжелые металлы  участвуют в жизненно важных биохимических  процессах. Однако превышение допустимого  их количества приводит к серьезным  заболеваниям.

Тяжелые металлы накапливаются  в почве и способствуют постепенному изменению ее химического состава, нарушению жизнедеятельности растений и живых организмов. Из почвы тяжелые  металлы могут попасть в организм животных и людей и вызывать нежелательные  последствия.

Установлено, что ртуть в почву поступает  с некоторыми пестицидами, бытовыми отходами и вышедшими из  строя измерительными приборами. Например, одна люминесцентная лампа содержит 80 мг ртути. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4-5 тыс. т/год. Предельно допустимая концентрация ртути в почве составляет 2,1 мг/кг. При постоянном поступлении ртути в организм в малых количествах происходит поражение нервной системы, приводящей к легкой возбудимости и ослаблению памяти.

Весьма токсичным  для живых организмов является свинец. Из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг его поступает в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу вместе с выхлопными газами автомобилей при сжигании этилированного бензина, так как 1 л  бензина содержит до 0,5 г тетраэтилсвинца. Загрязнение почвы и растений свинцом вдоль автомобильных  дорог распространяется на расстояние до 200 метров. Предельно допустимая концентрация свинца в почве =32 мг/кг. Превышение этого показателя увеличивает  вероятность попадания свинца в  организм человека через сельскохозяйственные продукты, что может привести к  поражению центральной нервной  системы, печени, почек и мозга. В промышленных районах содержание свинца в почве в 25-27 раз больше, чем в сельскохозяйственных.

Загрязнение почвы медью и цинком ежегодно составляет 35 и 27 кг/км соответственно. Повышение концентраций этих металлов в почве приводит к замедлению роста растений и снижению урожайности  сельскохозяйственных культур.

Большую опасность  для человека представляет накопление в почве кадмия. В природе кадмий находится в почве и в воде, а также в тканях растений. Всемирная  организация здравоохранения рекомендовала  ограничение дозы кадмия, поступающего с пищей в организм человека, до 70 мкг в сутки. Потребляя пищу, содержащую повышенные дозы кадмия, приводит к деформации скелета, снижению роста и сильным болевым ощущениям в пояснице.

Загрязнение почвы пестицидами. Почва загрязняется также при использовании в сельском хозяйстве пестицидов. Известно, что нормальный рост растений определяется различными физическими, химическими и биологическими процессами, которые протекают в почве. При попадании в почву пестициды могут быть включены в эти процессы с их накоплением в растениях. Кроме того, они сохраняют устойчивость в почве длительное время, что также обуславливает их накопление в пищевых цепях.

Пестициды, или ядохимикаты, по назначению подразделяются на следующие группы:

-инсектициды, представляющие собой  химикаты для борьбы с вредителями  сельскохозяйственных культур (тиофос, метафос, карбофос, хлорофос, карбаматы);

- гербициды, предназначенные для  борьбы с сорными травами (амины,  карбаматы, триазины);

- фунгициды, или химикаты для  борьбы с грибковыми болезнями  растений (бензимидазолы, морфолины, дитиокарбаматы, тетраметилтиурамдисульфид);

-  регуляторы роста растений;

- дефолианты, вызывающие преждевременное  старение листьев растений.         Они широко применяются при механизированной сборке хлопка для ускорения опадения листьев у хлопчатника.

Дефолианты  применялись во время войны во Вьетнаме для оголения джунглей. Это  позволяло американской авиации  обнаружить военные базы вьетнамских  партизан.

Одним из первых пестицидов был печально известный  ДДТ – дифенилдихлортрихлорэтан. Впервые он был синтезирован немецким химиком П.Мюллером. Этот препарат обладал высокоэффективными инсектицидными свойствами и поэтому долгое время успешно применялся против малярийных комаров, клещей, вшей. В 1944-1946 годах с помощью ДДТ успешно подавляли очаги сыпного тифа в Неаполе и малярии в некоторых провинциях Италии. В СССР с помощью ДДТ был уничтожен клещ, переносящий таежный энцефалит. Все это в свое время послужило причиной присуждения П. Мюллеру Нобелевской премии. Однако много позже обнаружилось, что ДДТ обладая высокой устойчивостью в природной среде, способен накапливаться в пищевых цепях и наносить существенный вред животному миру. Попадая в организм человека, ДДТ аккумулируется в мозге и действует как нервный яд. При этом нормальное функционирование мозга может быть нарушено.

Применение  ДДТ в настоящее время запрещено, но предполагают, что в биохимическом  круговороте количество ДДТ в  настоящее время составляет около 1 млн.т.

Необходимость применения пестицидов в сельском хозяйстве  обусловлена тем, что без них  урожайность сельскохозяйственных культур резко падает и составляет лишь 20-40% от возможной при их применении. Трудно себе представить уничтожение колорадского жука на картофельных плантациях без применения пестицидов.

Загрязнение литосферы при захоронении  радиоактивных отходов.

В процессе ядерной реакции на атомных  электростанциях лишь 0,5-1,5% ядерного топлива превращается в тепловую энергию, а остальная часть(98,5-99,5%) выгружается из атомных реакторов  в виде отходов. Эти отходы представляют собой радиоактивные продукты расщепления  урана - плутоний, цезий, стронций и  другие. Если учитывать, что загрузка ядерного топлива в реакторе составляет 180 т, то утилизация и захоронение  отработанного ядерного представляют собой труднорешимую проблему.

Ежегодно в мире при производстве электроэнергии на атомных электростанциях  образуется около 200000 куб.м. радиоактивных отходов с низкой и промежуточной активностью и 10000 куб.м. высокоактивных отходов и отработанного ядерного топлива.

Радиоактивные отходы бывают жидкими и твердыми. В зависимости от агрегатного  состояния изменяются условия их захоронения.

Высокоактивные жидкие радиоактивные  отходы, способные к взрыву, в  виде азотнокислых водных растворов  хранят в аппаратах объемом до нескольких кубометров с двойными стенками из нержавеющей стали и с мешалкой.

Жидкие высокоактивные радиоактивные  отходы, не способные к взрыву хранятся в могильниках, которые состоят  из шахт и помещений для хранения.

В настоящее  время одним из безопасных способов устранения опасности радиоактивного излучения твердых ядерных отходов  является их захоронение. Твердые радиоактивные  отходы хоронят в специальных  контейнерах в подземных штольнях, тоннелях. К ним предъявляются  особые требования при транспортировке  к месту захоронения.

Проблема  транспортировки радиоактивных  отходов особенно актуальна для  России. Дело в том, что построенные  еще при СССР нашими специалистами  и по нашей технологии атомные  электростанции в других странах  на нашем ядерном топливе, и мы должны увозить отработанные отходы. Получается весьма удручающая для России картина: электроэнергия остается для  нужд страны-потребителя, а радиоактивные отходы возвращаются к нам. Такое сотрудничество с другими странами ведет в перспективе к весьма неприятным последствиям. Ведь захоронение радиоактивных отходов – это, прежде всего временное их удаление, а что с ними произойдет через 50,100 лет?

Таким образом, мы оставляем будущему поколению  тяжелое наследие.

3.Контроль загрязнения почвы.

Установление  предельно допустимых концентраций вредных веществ в почве в  настоящее время находится еще  в самом начале разработке. ПДК установлены примерно для 50 вредных  веществ, преимущественно ядохимикатов, применяемых для защиты растений от вредителей и болезней. Однако почва не принадлежит к тем средам, которые непосредственно воздействуют на здоровье человека, тогда как воздух и вода вместе с загрязнителями потребляются живыми организмами.

Неблагоприятное влияние загрязнителей почвы  проявляется через трофическую  цепь. Поэтому на практике для оценки степени загрязнения почвы используются два показателя:

- предельно допустимую концентрацию  в почве (ПДК), мг/кг;

- допустимые остаточные количества (ДОК), мг/кг массы растительности. Так, для хлорофоса ПДК равна 1,0 мг/кг, ДОК=2,0 мг/кг. Для свинца ПДК=32 мг/кг, ДОК в мясопродуктах составляет 0,5 мг/кг.         

 Санитарный контроль загрязнения  почвы в условиях городов осуществляется  санэпединслужбой. Под ее контролем находятся также транспортировка отходов, согласование мест складирования, захоронения и переработки.  

Санитарно-химические показатели загрязнения почвы.

4.Разработка пестицидов безопасных для пищевой цепи.

Основная  опасность пестицидов как загрязнителей  почвы обусловлена их высокой  стабильностью в окружающей среде, что способствует их накоплению в  пищевых цепях.

Для устранения этого недостатка в последние  годы разрабатываются новые, экологически безопасные пестициды.

Например, гербицид глифосат в почве полностью разлагается с образованием фосфорной кислоты, углекислого газа и воды. Некоторые пестициды выпускаются в виде индивидуальных оптических изомеров, что позволяет повысить их эффективность в два раза.

Разработка  одного высокоэффективного и экологически безопасного пестицида обходится  в 150 млн. долларов. Так как для  этого синтезируют сотни тысяч  препаратов, а среди них выбирают лишь один наиболее приемлемый. В то же время такие затраты на разработку новых пестицидов окупается высокими урожаями сельскохозяйственных культур, уменьшением загрязнения почвы, сохранением здоровья населения  страны и увеличением средней  продолжительности жизни людей.

Основными потребителя  экологически безопасных пестицидов являются Япония, США, Франция, Германия. Несмотря на широкое применение пестицидов, в Японии имеет место самая  высокая продолжительность жизни  населения на земном шаре – 75 лет  для мужчин и 80 лет для женщин. Это объясняется тем, что применение в Японии пестициды не накапливаются  в почве, а после эффективного использования по функциональному  назначению разлагаются на безвредные вещества.

В США посевные площади в 1,5 раза меньше, чем в странах СНГ, а  применение пестицидов составляет 23% от мирового потребления. При этом более 80% продуктов питания не содержит пестицидов, тогда как 98% посевов  риса, 97% посевов кукурузы и 93% посевов  зерновых обрабатываются гербицидами.

В отличие  от высокоразвитых стран мира в Российской Федерации  применение пестицидов составляет примерно 4% от мирового потребления. Несмотря на слабое применение пестицидов, средняя продолжительность жизни постепенно сокращается, и по последним данным этот показатель для мужчин составляет всего 58 лет. 

5.Способы обезвреживания жидких радиоактивных отходов.

Жидкие высокоактивные радиоактивные отходы хранят в аппаратах  объемом до нескольких кубометров с  двойными стенками из нержавеющей стали  и с мешалкой. Такие аппараты устанавливают  в бетонных камерах. Для того чтобы  не произошло взрыва выделяющегося  при хранении водорода, аппарат непрерывно продувают воздухом, который, в свою очередь, очищают от радиоактивных  аэрозолей в специальных фильтрах. Содержимое аппаратов постоянно  перемешивают для предотвращения образования  взрывоопасных осадков. Кроме того, осаждение радиоактивных солей  может резко повысить температуру  в аппарате и вызвать тепловой взрыв с выбросом радиоактивного раствора. Во избежание этих явлений  аппараты снабжены холодильниками. Срок эксплуатации таких аппаратов составляет 20-30 лет. Затем жидкие отходы переливают в новые аппараты. Такой процесс  может продолжаться несколько сот  лет. 

6.Способы обезвреживания, утилизация и ликвидации твердых бытовых отходов.        

Одним из массовых загрязнений почвы  являются твердые бытовые отходы (ТБО). На каждого городского жителя в течение года образуется около 500 кг твердых бытовых отходов, из них 52 кг – полимерные.        

 Проблема обезвреживания, утилизации  или ликвидации ТБО является  актуальной до настоящего времени.  Многочисленные городские свалки, занимающие десятки и сотни  гектаров земли, являются источниками  едкого дыма во время сжигания  бытового мусора и загрязнения  подземных вод из-за просачивания  вредных веществ в грунтовые воды. Поэтому в последние годы уделяется большое внимание разработке способов утилизации или уничтожения твердых бытовых отходов.        

 Ориентировочный состав ТБО  городов Российской Федерации  включают следующие компоненты (% мас.): пищевые отходы – 33-43; бумага и картон – 20-30; стекло -5-7; текстиль 3-5; пластмасса – 2-5; кожа и резина – 2-4; черный металл – 2-3,5; дерево – 1,5-3; камни – 1-3; кости – 0,5-2; цветные металлы – 0,5-0,8; прочие – 1-2.         

 В настоящее время известны  следующие способы обезвреживания, утилизации и ликвидации ТБО:

- складирование на полигоне;

- аэробное биотермическое компостирование;

- сжигание на специальных мусоросжигательных  заводах.        

 Выбор способа определяется  с учетом экологических, экономических,  ландшафтных, земельных и других  факторов. 

Заключение 

Почва относится  к трехфазным системам, однако физико-химические процессы, протекающие в почве, чрезвычайно  замедлены, и растворенные в почве  воздух и вода не оказывают существенного  ускоряющего воздействия на протекание этих процессов. Поэтому самоочищение почвы, по сравнению с самоочищением  атмосферы и гидросферы, происходит очень медленно. По интенсивности  самоочищения эти компоненты биосферы располагаются в следующей последовательности:         

 Атмосфера – гидросфера –  литосфера.        

 В результате вредные вещества  в почве постепенно накапливаются,  со временем становятся угрозой  для человека.        

 Самоочищение почвы в основном  может произойти только при  загрязнении органическими отходами, которые подвергаются биохимическому  окислению микроорганизмами. В то  же время тяжелые металлы и  их соли постепенно накапливаются  в почве и могут лишь опустить  в более глубокие слои. Однако  при глубокой вспашке почвы  они снова могут оказаться  на поверхности и попасть в  трофическую цепь.        

 Таким образом, интенсивное  развитие промышленного производства  приводит к росту промышленных  отходов, которые в совокупности  с бытовыми отходами существенно  влияют на химический состав  почвы, вызывая ухудшение ее  качества.        

 Бережное и грамотное обращение  с землей на сегодняшний день  стало самой актуальной проблемой.

Список используемой литературы:         

1. «Безопасность жизнедеятельности»  учебник под ред. Э.А. Арустамов Изд-во «Дашков и К» 2001г.

2. В.С Гриценко «Безопасность  жизнедеятельности» учебное пособие   2005г.

3. «Глобальные проблемы современности»  сб. трудов ВНИНСИ -№ 5 , 1998г.

4. Федеральный экологический фонд  Российской Федерации, Лосев К.С.,

Горшков В.Г., Кондратьев К.Я.,  и др. Проблемы экологии России, 1997г.