Оценка экологического состояния почв придорожных зон улиц г. Оренбурга (на примере улицы Карагандинская)

3. Характеристика основных источников загрязнения почв

Почва – особое природное образование, обладающие рядом свойств, присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным взаимообусловленным взаимодействием гидросферы, атмосферы, живых и мертвых организмов.

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

   Воздействие  человека на почву – составная  часть общего влияния человеческого общества на земную кору и ее верхний слой, на природу в целом, особенно возросшее в век научно-технической революции. При этом не только усиливается взаимодействие человека с землей, но и меняются основные черты взаимодействия. Проблема «почва – человек» осложняется урбанизацией, все большим использованием земель, их ресурсов для индустриального и жилищного строительства, ростом потребностей в продуктах питания. По воле человека изменяется характер почвы, меняются факторы почвообразования – рельеф, микроклимат, появляются новые реки и т.д.  Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений изменяются свойства почвы и почвообразовательные процессы, потенциальное плодородие, снижается технологическая и питательная ценность сельскохозяйственной продукции и т.д.

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид, попадающие в окружающую среду или возникающие  в ней в количествах, выходящих  в рамки своей обычной концентрации, предельных количествах, предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время. 
Основным показателем, характеризующим воздействие загрязняющих веществ на окружающую природную среду, являются предельно допустимая концентрация (ПДК). С позиции экологии предельно допустимые концентрации конкретного вещества представляют собой верхние пределы лимитирующих факторов среды (в частности, химических соединений), при которых их содержание не выходит за допустимые границы экологической ниши человека.

Принято различать естественное и антропогенное загрязнение  почвы. Естественное загрязнение почв возникает в результате природных  процессов в биосфере, происходящих без участия человека и приводящих к поступлению в почву химических веществ из атмосферы, литосферы  или гидросферы, например, в результате выветривания горных пород или выпадения  осадков в виде дождя или снега, вымывающих загрязняющие ингредиенты  из атмосферы.

Наиболее опасно для природных  экосистем и человека антропогенное  загрязнение почвы, особенно техногенного происхождения. Наиболее характерными загрязнителями являются пестициды, удобрения, тяжелые металлы и другие вещества промышленного происхождения.

Источники поступления загрязнителей  в почву. Можно выделить следующие  основные виды источников загрязнения  почвы:

1) атмосферные осадки  в виде дождя, снега и др.;

2) сброс твердых и жидких  отходов промышленного и бытового  происхождения;

3) использование пестицидов  и удобрений в сельскохозяйственном  производстве.

Атмосферные осадки, вымывая  из атмосферы газообразные загрязняющие вещества, приводят к росту концентрации серной, азотной и других кислот в почве, что сопровождается ее закислением и снижением урожайности. Поступающие в почву с осадками атмосферные аэрозоли в жидкой и твердой фазах, имеющие, как правило, сложный химический состав, способствуют накоплению в почве тяжелых металлов и разнообразных органических веществ, включая опасные углеводороды. Промышленные и бытовые отходы, объемы которых огромны и растут быстрыми темпами, способствуют накоплению в почве тяжелых металлов, углеводородов, включая опасные токсические хлор-, фтор-, фосфорсодержащие соединения, обладающие канцерогенным действием. Наибольшую опасность как для человека, так и для природных экосистем представляет третий вид почвенного загрязнения, связанный с применением пестицидов и удобрений, вызывающих химическое загрязнение продуктов питания, с которыми, как было отмечено выше, наш организм получает до 70% загрязняющих веществ.

Загрязнение почвы пестицидами  и удобрениями. Необходимость обеспечения  населения продуктами питания, а  промышленности – сырьевыми ресурсами  требует повышать плодородие почвы  и вести борьбу с вредителями  урожая. Поэтому в современном  сельскохозяйственном производстве применяются  удобрения и пестициды, которые  даже при агрономически правильном их использовании могут создавать опасные уровни загрязнения почвы.

Главными источниками  загрязнения являются:

1) Жилые дома и бытовые  предприятия. Загрязнители, попавшие в почву с бытовыми и технологическими отходами. К этой группе относятся загрязнители, попавшие в почву с бытовыми, промышленными, ливневыми сточными водами, сточными водами животноводческих комплексов, твердыми бытовыми и промышленными отходами, атмосферными выбросами промышленных предприятий, авто- и авиатранспорта. Химические вещества, поступающие с бытовыми отходами, сточными водами населенных мест и животноводческих комплексов, являются в основном теми органическими соединениями, к обезвреживанию и минерализации которых почва приспособилась за миллионы лет эволюции. Кроме того, в почву из указанных выше источников загрязнения поступают биологические загрязнители — патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, простейшие, вирусы, яйца геогельминтов. 
         Бытовые отходы — это остатки веществ и предметов, которые образуются в результате бытовой и хозяйственной деятельности человека и которые не могут быть использованы на месте образования, а их накопление и хранение нарушают санитарное состояние окружающей среды. Все бытовые отходы делят на жидкие и твердые. К жидким бытовым отходам относят нечистоты из выгребов туалетов, помои (от приготовления еды, мытья посуды, полов, стирки белья и др.) и сточные воды (бытовые, ливневые).  
         В населенных пунктах твердые бытовые отходы образуются непрерывно и накапливаются в больших количествах. Так, в конце XX в. в странах ЕЭС образовалось почти 150 млн т бытовых отходов. Ежегодно их масса увеличивается на 0,5%. В крупных городах средняя норма накопления твердых бытовых отходов составляет от 1 до 1,5 м3 в год на одного жителя. 
         Проблема твердых бытовых отходов как источника антропогенного загрязнения почвы приобрела сегодня чрезвычайную актуальность. С твердыми бытовыми отходами в почву попадает большое количество органических веществ, микроорганизмов, яиц геогельминтов.

2) Промышленные предприятия. Отходы: С развитием промышленности во всех странах мира увеличилось количество промышленных отходов. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют те или иные вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных и тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выводит в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия. При производстве пластмасс и искусственных локон образуются отходы бензола и фенола. Отходами целлюлозно-бумажной промышленности, как правило, являются фенолы, метанол, скипидар, кубовые остатки.

Промышленные отходы в  условиях значительного накопления при несоблюдении санитарно-гигиенических  норм и правил обращения с ними становятся опасными для окружающей среды и здоровья людей. Все твердые  промышленные отходы в зависимости  от токсичности, обусловленной физическими, химическими и биологическими характеристиками подразделяют на пять классов: I — чрезвычайно опасные; II — высокоопасные; III — умеренно опасные; IV — малоопасные; V — не опасные. 
         Особую опасность представляют так называемые токсичные промышленные отходы, содержащие вредные физиологически активные вещества и дающие выраженный токсический эффект. Такие отходы при контакте с ними человека могут вызвать заболевание или отклонение в состоянии здоровья нынешнего и будущего поколений, а также негативные изменения в объектах окружающей среды. Токсические отходы могут содержать бериллий, свинец, ртуть, мышьяк, хром, фосфор, кобальт, кадмий, таллий, металлоорганические и цианистые соединения, канцерогенные вещества различной химической природы: бенз(а)пирен, нитрозамины, афлотоксины. В местах их временного хранения при нарушении гигиенических требований утилизации, обезвреживания и захоронения токсических промышленных отходов загрязняются почвы, что может способствовать миграции токсических химических веществ в контактирующие с почвой среды, особенно в подземные и поверхностные водоемы.

 Предприятия черной металлургии загрязняют воздух рудничной пылью, оксидами железа и марганца; предприятия цветной металлургии — оксидами свинца, цинка, кадмия, меди, мышьяка и ртути. Выбросы предприятий химической промышленности загрязняют атмосферу ароматическими и алифатическими углеводородами, соединениями серы, кислотами, фенолами, эфирами и т. д. В результате процессов естественного самоочищения атмосферы за счет гравитационной седиментации и вымывания атмосферными осадками химические вещества из воздуха попадают на поверхность почвы. Накопление в почве тяжелых металлов в количествах, превышающих фоновые, а тем более ПДК, приводит к изменению химического состава почвы, появлению у нее токсических свойств, нарушению почвенных биоценозов, угнетению процессов самоочищения почвы, снижению ее плодородия. В зоне влияния выбросов металлургических производств формируются искусственные техногенные биогеохимические провинции. Основными их особенностями являются: высокое содержание тяжелых металлов в почве относительно регионального фона; образование стойких техногенных циклов миграции тяжелых металлов (атмосфера — почва, почва — растения, почва — вода); прогрессирующие процессы загрязнения; наличие корреляционной связи между концентрациями тяжелых металлов в окружающей среде и биологических объектах (биосредах растений и животных).

3) Теплоэнергетика. С выбросами промышленных предприятий в атмосферу поступают различные химические вещества, качественный и количественный состав которых зависит от особенностей технологического процесса. Так, с выбросами предприятий теплоэнергетики в воздух поступают зола, сажа, серы диоксид, азота оксиды, циклические углеводы, соединения мышьяка и фтора. В результате процессов естественного самоочищения атмосферы за счет гравитационной седиментации (выпадения под действием силы тяжести) и вымывания атмосферными осадками указанные химические вещества из воздуха попадают сначала на поверхность почвы, а затем начинают мигрировать.

4) Сельское хозяйство.  Удобрения, ядохимикаты, применяемые  в сельском и лесном хозяйстве  для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Загрязнение  почв и нарушение нормального  круговорота веществ происходит в результате недозированного применения минеральных удобрений и пестицидов. Пестициды, с одной стороны, спасают урожай, защищают сады, поля, леса от вредителей и болезней, уничтожают сорную растительность, освобождают человека от кровососущих насекомых и переносчиков опаснейших болезней (малярия, клещевой энцефалит и др.), с другой стороны разрушают естественные экосистемы, являются причиной гибели многих полезных организмов, отрицательно влияют на здоровье людей. Пестициды обладают рядом свойств, усиливающих их отрицательное влияние на окружающую среду. Технология применения определяет прямое попадание на объекты окружающей среды, где они передаются по цепям питания, долгое время циркулируют по внешней среде, попадай из почвы в воду, из воды в планктон, затем в организм рыбы и человека или из воздуха и почвы в растения, организм травоядных животных и человека.

Вместе с навозом в  почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через  продукты питания попадают в организм человека.

В целом в сельском хозяйстве  России применяется около 250 наименований химических средств.

Все яды, применяемые в  сельском хозяйстве как средство борьбы с  вредителями и болезнями растений, в большей или меньшей степени ядовиты для животных и человека. Широкое их применение оказывает всевозрастающее влияние не только на растения, но и на все живое население Земли. Примечательно, что лишь небольшая доза пестицидов достигает организмов, действительно подлежащих уничтожению. Значительная же их часть отрицательно действует на полезные организмы, в том числе обитающие в почвах.

Ядохимикаты влияют на микрофлору и микрофауну почвы, вызывают заметные сдвиги в биохимических и микробиологических процессах, сопровождающихся повышенным образованием и выделением углекислого газа, аммиака, аминокислот и других продуктов метаболизма. При этом изменяется ход и интенсивность процессов распада органических веществ почвы – клетчатки, белка, сахаров. Пестициды снижают качество сельскохозяйственной продукции: ухудшаются хлебопекарные и пищевые свойства муки, повышается «водянистость» мяса. Опасность биоцидного загрязнения биосферы вообще и почв в частности усугубляется тем, что ядохимикаты обнаруживаются только трудновыполнимыми специфическими методами анализа, проявляются через заболевания и гибель организмов.

5) Транспорт. При работе  двигателей внутреннего сгорания  интенсивно выделяются оксиды  азота, свинец, углеводороды и  другие вещества, оседающие на  поверхности почвы или поглощаемые  растениями. Каждый автомобиль выбрасывает  в атмосферу в среднем в  год 1кг свинца в виде аэрозоля. Свинец выбрасывается в выхлопными газами автомобилей, осаждается на растениях, проникает в почву, где он может оставаться довольно долго, поскольку слабо растворяется. Наблюдается ярко выраженная тенденция к росту количества свинца в тканях растений. Это явление можно сопоставить со все увеличивающимся потреблением горючего, содержащего тетраэтил свинца. Люди, живущие в городе около магистралей с интенсивным движением, подвергаются риску аккумулировать в своем организме всего за несколько лет такое количество свинца, которое намного превышает допустимые пределы. Свинец включается в различные клеточные ферменты, и в результате эти ферменты уже не могут выполнять предназначенные им в организме функции. В начале отравления отмечают повышенную активность и бессонницу, позднее утомляемость, депрессии. Более поздними симптомами отравления являются расстройства функции нервной системы и поражение головного мозга. Автотранспорт в Москве выбрасывает ежегодно 130 кг загрязняющих веществ на человека.

Установлено, что уровень  загрязнения почвы вдоль автомагистралей  зависит от интенсивности движения автотранспорта, продолжительности  эксплуатации дорог, расстояния от автодорожного полотна. При значительной интенсивности движения машин с бензиновыми двигателями концентрация свинца в почве вдоль автодорог может достигать 300—500 мг/кг, концентрация бенз(а)пирена — 50 мг/кг. К тому же установлено, что бенз(а)пирен содержится не только в поверхностном слое почвы, но и распространяется вглубь (до 2 м), что делает вероятным его поступление в подземные воды. Естественно, что выращивание каких-либо сельскохозяйственных растений вблизи автомагистралей небезопасно для здоровья населения вследствие их загрязнения тяжелыми металлами и бенз(а)пиреном.

6) Нефтяная промышленность. В последние годы проблема нефтяных загрязнений становится все более актуальной. Развитие промышленности и транспорта требует увеличения добычи нефти как энергоносителя и сырья для химической промышленности. А вместе с тем, это одна из самых опасных для природы индустрий. Ежегодно миллионы тонн нефти выливаются на поверхность Мирового океана, попадают в почву и грунтовые воды, сгорают, загрязняя воздух.

Большинство земель в той  или иной мере загрязнены сейчас нефтепродуктами. Особенно сильно это выражено в тех регионах, через которые проходят нефтепроводы, а также богатых предприятиями химической промышленности, использующими в качестве сырья нефть или природный газ. Ежегодно десятки тонн нефти загрязняют полезные земли, снижая ее плодородие, но до сих пор этой проблеме не оказывают должного внимания. Основной источник загрязнения почвы нефтью – антропогенная деятельность. В естественных условиях нефть залегает под плодородным слоем почвы на больших глубинах и не производит существенного на нее влияния.