Источники загрязнения почвы в современных условиях. Гигиеническая характеристика

Все загрязнения почвы можно разделить на химические (неорга­нические и органические) й биологические (вирусы, бактерии, про­стейшие, яйца гельминтов, ооцисты простейших).

Химические загрязнения делятся на две большие группы. К первой группе относятся вещества, вносимые в почву планомерно, целена­правленно, организованно. Это так называемые агрохимикаты — вещества самых различных химических классов с биологической активностью разной направленности. Необходимость их внесения диктуется агротехническими и экономическими причинами; их при­менение позволяет улучшить агротехнические свойства почвы, по­высить ее плодородие и защитить культурные растения от вредителей. Только в случае внесения избытка по отношению к рекомендован­ным агротехническими регламентами, согласованными с санитарно- эпидемиологической службой, эти препараты приводят к загрязне­нию почвы.

Ко второй группе относятся химические вещества, попадающие в почву в процессе промышленного производства или бытовой деятель­ности человека. В эту группу входят вещества, поступающие в почву в процессе седиментации атмосферных выбросов промышленных предприятий, отработанных газов автотранспорта, при транспорти­ровке хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, при за­хоронении бытовых и промышленных твердых отходов. Опасность веществ, поступающих в почву с отходами, определяется их токсич­ностью, способностью давать аллергенные, мутагенные и другие эф­фекты, опасные для здоровья человека как в настоящее время, так и в последующих поколениях, а также их стабильностью в почве.

Химическими веществами загрязняют почву многие отрасли хо­зяйства. Крупным загрязнителем почвы является горнодобывающая промышленность. После извлечения горной массы (руда, каменный уголь, сланцы и пр.) из шахты или горного разреза ее разделяют на две части, из которых одна подвергается переработке, а вторая, часто большая по объему, считается отходом (пустой породой) и складиру­ется в окрестностях рудника или разреза в виде породоотвалов, тер­риконов. Первичная переработка руды, как правило, производится вблизи от места добычи. Смысл первичной переработки руды, так называемого обогащения (обычно методом флотации), — разделение составляющих ее минералов и выделение «целевых» минералов, ко­торые составляют не более 50%, а часто всего лишь 5—10% руды. Ос­тальная часть руды — «хвосты флотации» направляется в хвостохра- нилища. Под породоотвалами, терриконами, хвостохранилищами оказываются погребенными громадные площади почвы, в том числе плодородной (район Курской магнитной аномалии, Кемеровская область и др.), на неопределенно долгое время. Разнообразные хи­мические соединения, содержащиеся в этих хранилищах, мигриру­ют в окружающую почву, грунтовые воды, разносятся ветром, загряз­няя атмосферный воздух.

Техногенное воздействие горнодобывающей промышленности на природу во много раз превышает масштабы аналогичных природных процессов. Горнодобывающая промышленность США, строительство дорог и других сооружений ежегодно приводят к перемещению 7,6 млрд т фунта, а все природные явления, главным образом реки, перемещают не более 1 млрд т горных пород.

Вторым по объемам (по значению) загрязнителем почвы является энергетическая отрасль. На современных тепловых электростанциях и теплоэлектроцентралях, работающих на каменном угле, негорючая минеральная часть топлива (зола), составляющая от 65 до 35% массы топлива, отводится с помощью системы гидрозолоудаления в золо- отвалы - обвалованные и разбитые на карты участки земли, где и остается на постоянное хранение. Золоотвалы крупной ТЭЦ занима­ют 400—800 га ценных земель. Дренажные воды золоотвалов, содер­жащие широкий спектр химических элементов, загрязняют горизонт грунтовых вод и в конечном счете поступают в близлежащий поверх­ностный водный объект. Велика роль в загрязнении почвы и выбро­сов угольных теплоэлектростанций в атмосферный воздух (сажа и зола уноса), которые загрязняют почву различными чужеродными веще­ствами, в том числе и бензапиреном, сорбированным на частицахсажи и золы, а также радионуклидами, содержащимися в каменном угле. Тепловая электростанция мощностью 1200 МВт, работающая на буром угле, даже при бесперебойной работе очистных установок с технической эффективностью 99% выбрасывает в атмосферный воз­дух ежесуточно около 50 т золы, которая оседает на почву в окрест­ностях станции радиусом несколько километров.

С промышленными выбросами в атмосферу, особенно поблизости от источника выброса, в результате их осаждения в почву поступают вещества самой разнообразной химической природы. Так, в окрест­ностях завода ферросплавов содержание марганца в пахотном слое почвы (1—20 см) на расстоянии 500 м от источника выброса превы­шало фоновое содержание в 30 раз, на расстоянии 3000 м - в 4 раза. При этом концентрация марганца в клубнях и корнеплодах превы­шала контрольный уровень в 7—11 раз, а в наземных съедобных час­тях культурных растений — в 15 раз. Подобные эффекты описаны и для других цветных и редких металлов.

Вокруг предприятий цветной металлургии, а также вблизи от ав­томагистралей концентрации свинца в пахотном слое почвы дости­гают 100-1000 мг/кг (ПДК свинца 20 мг/кг). Растения, выросшие на таких почвах, содержат свинца до 1 мг/кг и более, а выросшие на по­чвах, не загрязненных промышленными выбросами, содержат сви­нец в концентрациях порядка десятых долей миллиграмма на I кг. В свою очередь пыль, поднимаемая ветром с почвы промышленно загрязненных территорий, служит вторичным источником загрязне­ния атмосферного воздуха.

Копыигкмв дияние н я состав и функции почвы оказывают так назы­ваем ые^ислыедожди.] В атмосферной влаге растворяются оксиды азота и серы, поступающие в атмосферу в составе выбросов крупных метал­лургических комбинатов и теплоэнергоцентралей. рН дождевой воды при этом понижается дМ, 0 и менее. Подкисление снижает плодоро­дие почвы. Кроме того, при подкислении происходит трансформация соединений металлов, содержащихся в почве, в направлении увеличения подвижных форм, которые начинают усиленно мигрировать в расте­ния и подземные воды, повышая токсическую опасность для здоровья человека. «Кислые дожди» выпадают не только в окрестностях пред­приятий, выбрасывающих оксиды азота и серы (локальный перенос - десятки километров), но и на громадных расстояниях от места обра­зования кислой атмосферной влаги (межконтинентальный перенос).

Важную роль в загрязнении почвы играет современное сельско­хозяйственное производство. Современная агротехника использует

большой ассортимент химических препаратов как природного про­исхождения, так и синтетических. Такие вещества в целях гигие­нической регламентации называют экзогенными, поскольку они не присущи данной почве, а вносятся в нее преднамеренно для повы­шения урожая.

В связи с высоким экономическим эффектом борьбы с вредите­лями растений и повышения урожайности целенаправленное внесе­ние экзогенных для почвы химических веществ во всем мире возрас­тает, с каждым годом в почву поступает все больше пестицидов, ми­неральных удобрений, структурообразователей и пр.

Пестициды — группа химических и биологических соединений и пре­паратов, используемых для борьбы с вредителями и болезнями расте­ний и животных, сорными растениями, вредителями сельскохозяйст­венной продукции, для регулирования роста растений, предуборочного удаления листьев и подсушивания растений.

Агрохимикаты — удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования пло­дородия почв и подкормки животных.

Столь широкий круг функционального назначения пестицидов и агрохими катов, охватывающий все этапы агротехнического цикла, большое разнообразие применяемых веществ и препаратов, разли­чающихся по химической природе, персистентности в природной среде и биологической активности, реальная возможность контакта с ними человека как в производственных, так и в бытовых условиях ставят перед санитарно-эпидемиологической службой проблему за­щиты населения от возможного неблагоприятного влияния химиза­ции сельского хозяйства на здоровье.

Потенциальные потери урожая от болезней растений и вредите­лей сельского хозяйства составляют, по данным продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО ООН), 34,9% ми­рового урожая. Защитные мероприятия обеспечивают дополнитель­но сбор с 1 га сельскохозяйственных угодий 2—3 ц зерна, 5 ц риса, 15—20 ц картофеля. В настоящее время применяют несколько десят­ков тысяч различных пестицидов; их ассортимент постоянно изме­няется в связи с синтезом новых, более эффективных и менее опас­ных препаратов.

При соблюдении научно обоснованной, безопасной для здоровья людей технологии применение пестицидов способствует как охране сельскохозяйственных растений от вредителей, так и получению вы­сококачественных пищевых продуктов. Фактическое содержание

пестицидов в почве зачастую значительно превосходит допустимое и достигает на сельскохозяйственных угодьях некоторых территорий катастрофических величин (табл. 13.1). Такое загрязнение почвы пе­стицидами опасно при прямом контакте человека с загрязненной почвой, а также при миграции в контактирующие среды (вода, воздух, растения) на уровне концентраций, небезопасных для человека. Кроме того, возможна смена популяций отдельных видов почвенных микро­организмов и микробиоценозов под воздействием пестицидов. В свя­зи с этим бесконтрольное применение этих препаратов может вызвать необратимые неблагоприятные изменения в среде обитания человека.

Таблица 13.1. Содержание (в мг/кг) хлорорганичееких пестицидов в почве

При загрязнении почвы пестицидами вследствие нарушения аг­ротехнических регламентов употребление пищевых продуктов, вы­ращенных на ней, грунтовой воды из местных источников, вдыхание загрязненного пестицидами воздуха могут привести к хроническим отравлениям.

Существует и проблема обезвреживания пестицидов с истекшим сроком годности, запрещенных к применению, но хранящихся на складах. Такие неликвиды в некоторых регионах составляют сотни тонн. Рациональных способов их ликвидации в промышленном мас­штабе не предложено, а установленное правилами захоронение в ме­таллических контейнерах на территории полигонов опасных отходов нереально из-за отсутствия полигонов во многих регионах и дорого­визны транспортировки. Несанкционированные свалки неликвидов образуют локальные очаги загрязнения грунтовых вод и поверхност­ных водных объектов.

Минеральные удобрения — промышленные и ископаемые продукты, содержащие элементы питания растений и используемые в целях по­вышения плодородия почвы. В состав минеральных макроудобрений входят основные элементы, повышающие плодородие (азот, фосфор, калий). Соответственно макроудобрения делятся на азотные, фосфор­ные, калийные, смешанные. Микроудобрения содержат микроэле­менты бор, кобальт, марганец, медь, молибден и др.

Ассортимент минеральных удобрений разнообразен. Например, группа азотных удобрений включает аммиачную воду, карбамид, нит­рат натрия, аммиачную селитру, калиевую селитру и др. В группу фосфорных удобрений входят простой и двойной суперфосфаты, пре­ципитат, основные шлаки и др.

Калий мигрирует в почве чрезвычайно медленно и не оказывает вредного воздействия на почвенный биоценоз и способность почвы к самоочищению. Однако вместе с ним вносятся ионы хлора. На 45— 50 кг/га калийных удобрений (расчет на К,О) приходится 30—35 кг/га ионов хлора, вызывающего засоление почвы.

Несколько меньшую роль в загрязнении почвы играют фосфа­ты. Нормы внесения фосфорных удобрений колеблются от 120 до 400 кг/га. По последним данным, нагрузка фосфорными удобрения­ми не должна превышать 600 кг/га, или 200 мг/кг почвы. Превыше­ние этих концентраций резко ухудшает органолептические свойства и снижает пищевую ценность растительных продуктов. Кроме того, минералы, из которых получают фосфорные удобрения (апатиты, фосфориты), обязательно содержат фтор, поэтому внесение в почву фосфорных удобрений приводит к ее загрязнению фтором. В неко­торых регионах с фосфорными удобрениями в почву поступает до 20 кг/га, или около 7 мг/кг, фтора, 0,1-0,4% этого количества пере­ходит в растения. Уровень фтора в грунтовых водах может повышать­ся до 20 мг/л.

Минеральные микроудобрения вносят в почву в относительно небольших количествах (в 10—100 раз меньших, чем макроудобрения). Однако в состав пол и микроудобрений (ПМУ-7, ПМУ-8 и др.), кото­рые широко применяются в сельском хозяйстве, входит, кроме целе­вых микроэлементов, довольно много свинца — от 0,3 до 1%. Поли- микроудобрения вносят в почву в количестве 20—50 кг/га. При их нерациональном использовании вполне реальна опасность загрязне­ния почвы свинцом.

Около половины внесенных в почву минеральных удобрений миг­рирует в грунтовые и поверхностные воды, особенно при применении в высоких дозах. Сокращение миграции возможно при одновре­менном внесении органических удобрений (навоза), количество ко­торого ограничено по указанным выше причинам.

Таким образом, нерациональное применение минеральных мак­ро- и микроудобрений может привести к опасным последствиям как для здоровья человека, так и для окружающей природной среды.

Структурообразователи почвы — химические вещества, вносимые человеком на сельскохозяйственные угодья для улучшения структу­ры почвы. В основном они представлены ПАВ. Как правило, эти ве­щества представляют собой нестабильные соединения и разрушают­ся под действием почвенных микроорганизмов.

Регуляторы роста растений — природные и синтетические орга­нические соединения, которые в малых дозах активно влияют на об­мен веществ в растениях. К синтетическим регуляторам роста ра­стений относятся производные этилена, никотиновые соединения, карбаматы, фосфониевые соединения и пр. Остаточные количества препаратов в почве и растениях зависят от норм расхода. Синтети­ческие регуляторы роста стабильны в почве и токсичны для челове­ка. Сроки сохранения препаратов в почве, например хлорхолинхло- рида, увеличиваются в случае применения в сочетании с азотными удобрениями.

Источником загрязнения почвы является и современное животно­водство, т.е. крупные животноводческие и птицеводческие комплек­сы. О масштабах таких хозяйств шла речь в разделе 2 учебника. Такое количество навоза, несомненно, обладающего большой удобритель­ной ценностью, на небольшой территории комплекса не может быть использовано из-за нерентабельности его транспортировки. Таким образом, навоз не обогащает, а загрязняет почву.

Городское хозяйство загрязняет почву разнообразными отходами производства и потребления.

Отходами производства и потребления называются остатки сы­рья, материалов, полуфабрикатов или продуктов, которые образова­лись в процессе производства или потребления, а также товары, утра­тившие свои потребительские свойства.

С гигиенических позиций наиболее актуальными источниками загрязнения почвы являются твердые бытовые и твердые промыш­ленные отходы.

Твердые бытовые отходы — это остатки веществ и предметов, об­разующиеся в процессе хозяйственно-бытовой деятельности человека и не используемые на месте.

С давних времен твердые бытовые отходы закапывали в землю. К обезвреживанию, минерализации веществ, поступающих в почву из бытовых отходов, почва приспособилась за миллионы лет эволю­ции. Однако в современных условиях большую долю бытовых отхо­дов составляют стекло и пластик, используемые в качестве тары. Эти материалы не подвергаются распаду в почве. Кроме того, из твердых бытовых отходов в почву поступают биологические загрязнения (па­тогенные и условно-патогенные бактерии, вирусы, простейшие, яйца геогельминтов). Накопление и хранение твердых бытовых отходов на территории поселений нарушают санитарное состояние среды. Орга­низованное и санкционированное складирование на усовершенство­ванных свалках приводит к высокой концентрации загрязнений. Эти инженерные сооружения, предназначенные для обезвреживания от­ходов, сами могут стать источниками загрязнения атмосферного воз­духа и почвы окружающей территории, а опосредованно и грунтовых вод и воды поверхностных водных объектов

Твердые промышленные отходы — остатки сырья, материалов, по­луфабрикатов, которые образовались в процессе производства, а так­же товары, утратившие полностью или частично исходные потре­бительские свойства.

По данным ВОЗ, 50% сырьевых продуктов промышленности и более в конечном счете становятся отходами. В процессе выщелачи­вания твердых промышленных отходов под влиянием погодных ус­ловий или при межкомпонентных взаимодействиях в местах их хра­нения или захоронения в почву могут образовываться разнообразные токсичные вещества, способные к миграции по пищевым цепочкам и, следовательно, представляющие определенную опасность для че­ловека. Существенную часть твердых промышленных отходов, обра­зующихся в поселении, составляют осадки очистных сооружений го­родской и промышленных канализаций.

Особую опасность для здоровья человека представляют так назы­ваемые опасные отходы — твердые, пастообразные и жидкие промыш­ленные отходы, содержащие токсичные, мутагенные и канцерогенные вещества. Это шламы коксохимических заводов, гальванических про­изводств, кубовые остатки различных химических производств и т.п. По степени токсичности компонентов опасные отходы делятся на классы: 1-й — чрезвычайно опасные, 2-й — высокоопасные, 3-й — умеренно опасные, 4-й — малоопасные. Класс опасности учитывает­ся при определении условий сбора, транспортировки, способов обез­вреживания и захоронения отходов.

В процессе работы наземного транспорта в почву поступают про­дукты неполного сгорания моторного топлива, коррозии метал­лов, истирания резиновых шин, тормозных колодок и пр. Это такие токсичные вещества, как свинец, хром, бензапирен и др. Повышен­ное количество этих вешеств в почве отражается на химическом со­ставе растений, что небезразлично для здоровья людей и животных. Установлена прямая зависимость между плотностью автомобиль­ных потоков и содержанием свинца в почвах придорожной поло­сы. Естественно, что выращивание овощей и злаков, а также выпас скота вблизи транспортных магистралей небезопасны для здоро­вья человека.

Поиск по сайту: