Литосфера и почвенный покров. Загрязнение почвы

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.

 

 

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.

 

Загрязняющее  вещество	Число проб почвы с превышением ПДК, % на всей обследованной  территории	В селитебной (зеленой) зоне
Пестициды	1,23 / 2,1	0,76 / 0,7
Ртуть	2,01 / 10,9	2,7 / 2,78
Свинец	8,02 / 7,3	8,4 / 9,07
Кадмий	3,14 / 14,13	3,6 / 5,55

 

 

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.

 

 

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.

 

 

 

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 (% масс.): 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.

 

Складирование твердых бытовых отходов.

Основным  способом обезвреживания ТБО как  за рубежом, так и в Российской Федерации является складирование  на полигонах. Для создания полигона выделяют земельный участок площадью 20-40 гектаров с глинистой или тяжелой суглинистой почвой. Выбор такой почвы обусловлен следующим. Дождевые и талые воды проходят через слой твердых бытовых отходов толщиной в несколько десятков метров, извлекают из него растворимые вредные компоненты и образуют сточные воды полигона. Глинистые и суглинистые почвы препятствуют проникновению таких сточных вод в пласты подземных вод.

 

Срок эксплуатации полигона составляет 15-20 лет. Полигон  должен располагаться не ближе 500 м от жилой постройки и не дальше 500 м от дороги с твердым покрытием.

В Казане промышленные и бытовые отходы складируются на полигоне, расположенном около населенного пункта Самосырово. Площадь полигона составляет 21,2 гектара, на нем ежегодно складируется от 1,5 до 2,0 млн.т. отходов. Из-за большого потока твердых отходов свалка растет вверх, что затрудняет работу по обслуживанию полигона и соблюдению санитарных норм складирования ТБО.

 

 

Аэробное  биотермическое компостирование твердых  бытовых отходов.

Наиболее  перспективной является утилизация ТБО на заводах, работающих по технологии аэробного биотермического компостирования. При этом ТБО обезвреживаются  и превращаются в компост, который  представляет собой органическое удобрение, содержащее азот, фосфор, калий и микроэлементы. В результате превращения в компост составные элементы ТБО вовлекаются в естественный круговорот веществ в биосфере.

В России по биотермическому  компостированию ТБО действуют  в Нижнем Новгороде и Санкт - Петербурге. Производительность такого завода достигает 1 млн. куб.м. ТБО в год.

В процессе аэробной биотермической переработки ТБО  выход компоста составляет 60-68% от исходной массы в приемном бункере. Готовый  компост представляет собой рыхлую массу с запахом почвы. В нем  содержится до 1% азота, 0,6% фосфора, 0,3% калия, 2,5% кальция и 60% органического вещества. Такой компост по эффективности равноценен навозу животноводческих ферм.

В Республике Татарстан первый мусороперерабатывающий завод мощностью 40 тыс. т будет построен в ближайшие годы на северной окраине города Зеленодольска.

 

 

 

 

Сжигание  твердых бытовых отходов на мусоросжигательных заводах.

Среди способов обезвреживания твердых бытовых  отходов большое внимание уделяется  их ликвидации путем сжигания в специальных  печах. В то же время обычные процессы сжигания твердых бытовых отходов сопровождается образованием сильно токсичных газообразованых веществ, в том числе и диоксинов.

Весьма перспективным  считается сжигание ТБО в расплавах  металлов или в расплавленном  шлаке. Преимущество этого способа заключается в том, что из-за высокой температуры таких расплавов разложение твердых бытовых отходов происходит очень быстро и полностью, а минеральные составляющие расплавляются и переходят в шлак.

Производительность  такого завода составляет 50 тыс. т/год твердых бытовых и промышленных отходов.

 

 

Самоочищение  почвы.

 

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.

 

 

Заключение.

 

Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении  человечества продуктами питания и  сырьем для жизненно важных  отраслей промышленности. Использование с  этой целью продукции океана, гидропоники  или искусственно синтезируемых  веществ не может, по крайней мере в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова – обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.