Антропогенные источники загрязнения почв, пути их устранения

               Российский Государственный Аграрный Университет –

 Московская сельскохозяйственная  академия имени К.А.Тимирязева

Факультет Почвоведения, агрохимии и экологии

Кафедра экологии.

Реферат

на тему:

«Антропогенные  источники загрязнения почв, пути их устранения».

Выполнила:

студентка 305 группы

ф-та Почвоведения, агрохимии и экологии

Веселова  Ю. Н.

 Проверил: Бочкарев А.В.

                   Москва 2010 г.

Содержание

Введение……………………………………………………………………….2

Глава1. Основные источники загрязнения  почв……………………….3

1. Тяжелые металлы…………………………………………………….3-4
2. Пестицыды ,ПХБ ,ПАУ и  диоксины………………………………4-5

      1.1.Летучие галогенсодержащие органические соединения и         ароматические углеводороды…………………………………………………5-6

      1.4.Фенолы………………………………………………………………..7-8

Глава 2. Контроль над загрязнением почв………………………………8

      2.1. Анализ загрязнений почвы ………………………………………..8-10

      2.2. Извлечение загрязняющих веществ из почвы……………………10

Вывод…………………………………………………………………………11

Список  использованной литературы………………………………………12

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. Это временный гигиенический норматив, срок действия которого 3 года. ПДК и ОДК устанавливаются в основном для пахотного слоя почвы и выражаются в мг на 1 кг почвы (мг/кг).

Глава1. 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. Пестицыды ,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]

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.

Рис.3.Пентахлорфенол

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, NO_x, 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

• сверхкритическая флюидная экстракция

• 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

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

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

3.     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.

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