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

В нормальной ситуации нефть  не выходит на поверхность, происходит это только в редких случаях в  результате подвижек горных пород, тектонических  процессов, сопровождающихся поднятием грунта. 

Основные загрязнения  нефтью происходят в районах нефтепромыслов, нефтепроводов, а также при перевозке нефти по сухопутным и, особенно, морским магистралям.

В районах наземных нефтепромыслов и нефтепроводов периодически происходят локальные утечки нефти и нефтепродуктов, которые не распространяются на большие площади

Экологические последствия  загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами зависят от параметров загрязнения, свойств почвы и характеристик внешней среды.

4. Влияние загрязненных почв на сопредельные среды

 

1. Влияние загрязненных почв на атмосферу

 

Свойства почв определяющие процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным, называется газообменом или аэрацией. Газообмен осуществляется через систему почвенных пор, сообщающихся между собой и атмосферой. Аэрация почв – это величина фактического содержания воздуха в почве, выраженная в объемных процентах. Величина аэрации характеризует разность между общей скважностью и влажностью почвы. Чем выше влажность, тем меньше аэрация, так как большая часть объема почвы занята влагой. Максимальная степень аэрации характерна при воздушно-сухом состоянии почв, минимальная – при избыточном увлажнении почв вследствие близкого залегания грунтовых вод, поверхностном заболачивании или затоплении, а также в условиях водоносных горизонтов.

Основными факторами газообмена в  почве являются:

- атмосферные условия, к которым относятся амплитуды колебания температур воздуха (суточные и годовые), амплитуды колебаний атмосферного давления (суточные и годовые), температурные градиенты на поверхности раздела почва - атмосфера, движение атмосферного воздуха, осадки и характер их распределения, характер испарения и транспирации.

-физические свойства почвы, к которым относится гранулометрический состав, структура, состояние поверхности, плотность, пористость, температурный режим, влажность почвы.

- физические свойства газов, к которым относятся скорость диффузии, градиенты концентраций газов в почвенном профиле и на границе раздела сред, их гравитационный перенос под действием силы тяжести, способность к сорбции – десорбции на твердой фазе почвы, растворение в почвенных растворах и дегазация.

- физико-химические реакции в почвах, к которым относятся обменные реакции между ППК – почвенным раствором – газовой фазой, а также окислительно-восстановительные реакции.

Основным механизмом переноса газов  является диффузия. Диффузия – это  процесс перемещения газов, связанный  с их различной концентрацией  в почве и атмосфере (градиентом концентрации). В почвенном воздухе  концентрация кислорода всегда меньше, а углекислого газа больше, чем  в атмосфере. Поэтому под влиянием диффузии создаются условия для  поступления в почву кислорода  и выделения в атмосферу углекислого  газа.

Поток газообразного вещества (Q_S), протекающего через единицу площади почвенной среды за единицу времени, рассчитывается уравнением молекулярной диффузии (первый закон Фика):

 

 ,

 

где   D_S – коэффициент диффузии газа в почве, см2 · с;

с - концентрация газа в почвенном воздухе, мг/см3;

z – глубина слоя, см.

Остальные факторы в большей  или меньшей степени связаны  с диффузией: они изменяют градиенты  концентрации газов или изменяют свойства среды, через которую идет диффузия.

Повышение давления повышает растворимость  газов, понижение давления способствует переходу газов из почвенного раствора в почвенный воздух. Увеличение концентрации того или иного газа в составе  почвенного воздуха вызывает увеличение этого газа в почвенном растворе. Понижение температуры почвы  приводит к повышению растворимости  всех почвенных газов. Хорошо растворяются в воде аммиак, сероводород, углекислый газ, растворимость кислорода небольшая. Растворенные газы проявляют высокую  активность. С насыщением почвенного раствора СО₂ повышается растворимость карбонатов, гипса, других соединений. Растворенный кислород поддерживает окислительные свойства почвенного раствора. С повышением температуры окислительные процессы ослабевают и происходит выпадение из растворов карбонатов. Растворенные газы играют большую роль в обеспечении физиологических потребностей почвенной флоры и фауны.

Среди наиболее токсичных элементов прежде всего следует назвать ртуть, которая представляет наибольшую опасность в форме сильнотоксичного соединения - метилртути. Ртуть хорошо сорбируется в верхних сантиметрах перегнойно-аккумулятивного горизонта разных типов почв суглинистого механического состава. Миграция ее по профилю и вымывание за пределы почвенного профиля в таких почвах незначительна. Однако в почвах легкого механического состава, кислых и обедненных гумусом процессы миграции ртути усиливаются. В таких почвах проявляется также процесс испарения органических соединений ртути, которые обладают свойствами летучести.

 

2. Влияние загрязненных почв на гидросферу

 

Гидросфера — водная оболочка нашей планеты — это безбрежные просторы морей и океанов, синева озёр, сверкающие ленты рек и топи болот, облака и туманы, серебристый иней и капли росы. Водой покрыто около 3/4 поверхности Земли.

Вода, как и воздух, является жизненно необходимым источником для всех известных организмов. Однако состояние  ее водоемов нельзя назвать удовлетворительным. Антропогенная деятельность приводит к загрязнению как поверхностных, так и подземных источников воды.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и  экологического значения в результате поступления в них вредных  веществ.

Загрязнение вод проявляется в  изменении физических и органолептических  свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахом, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных  тяжелых металлов, сокращении растворенного  в воде кислорода воздуха, появлении  радиоактивных элементов, болезнетворных»  бактерий и других загрязнителей.

Наша страна обладает одним из самых  высоких водных потенциалов в мире - на каждого жителя России приходится свыше 30 тыс. м³/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения, что в сумме одно и тоже, около 70% рек и озер России утратили свои качества как источники питьевого водоснабжения, в результате около половины населении потребляют загрязненную недоброкачественную воду, что естественно является одной из основных причин снижения проживаемости каждого человека. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические  и физические загрязнители. Среди  химических загрязнителей к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например, вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические - радиоактивные вещества, тепло и др.

Почва-вода – перемещение через  эту границу раздела играют важную роль в процессе загрязнения вод  в результате применения химических препаратов на сельскохозяйственных землях (которые потом вымываются из почвы  дождями), а также в процессе загрязнения  почв, контактирующих с загрязненными  водами.

Для всех переходов химических веществ  через границу раздела почва-вода основную роль играет адсорбционно – десорбционные процессы (протекающие по различным механизмам – физическая десорбция, хемосорбция). Таким образом, этот переход по существу процесс адсорбции – десорбции. Это равновесные процессы, которые зависят от:

-   растворимости вещества  в воде;

- от свойств вещества, определяющих  адсорбцию на твердой поверхности.

Ливневые стоки с городских  территорий, общая площадь которых  составляет многие десятки тысяч  квадратных километров, включают значительное количество нефти, органических продуктов. В отличие от бытовых и промышленных сточных вод они большей частью не подвергаются очистке. Эти стоки поступают в водоемы в период весеннего снеготаяния и интенсивных и продолжительных дождей.

В воде нефтепродукты могут подвергаться одному из следующих процессов: ассимиляции  морскими организмами, повторной седиментации, эмульгированию, образованию нефтяных агрегатов, окислению, растворению  и испарению. Компоненты отходов  часто точно не известны, так что  предсказание последствий сброса - как биохимических, так и биологических - и потенциальной опасности для  экологической системы является невозможным.

Загрязнение нефтепродуктами влияет и на среду обитания и может  привести к невозможности выживания  в субстрате. Субстрат является средой, от которой растение или организм получает поддержку. Присутствие углеводородов  может химически изолировать  субстрат от всех видов. Виды, нуждающиеся в субстрате только как в пассивной поддержке просто опираются на субстрат - испытывают малое влияние; виды, живущие в субстрате, другими словами активно зависящие от него, более уязвимы.

Одним из источников загрязнения вод  является сельское хозяйство. Основными  загрязняющими ингредиентами в  поверхностном стоке с сельскохозяйственных угодий выступают частицы почвы, органическое вещество (гумус), удобрения  и пестициды, вредные микроорганизмы. Из внесенных на склоновые земли  удобрений вымывается до 20% азота, 2-5% фосфора и 10-70% калия. Вынос пестицидов с богарных земель достигает 1%, с орошаемых - до 4% от внесенного количества. Поскольку стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения, опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами трудно переоценить. Биогенные вещества способствуют интенсивному «цветению» воды, вызывают прогрессирующую эвтрофикацию водных объектов и приводят к нарушению процессов самоочищения.

Систематическое применение в больших  объемах пестицидов на обширных территориях,  значительная часть которых является водосборной площадью водоемов, приводит к тому, что сток талых и дождевых вод становится источником загрязнения  открытых водоемов.

  При обработке сельскохозяйственных  культур значительная часть пестицидов  не попадает на растения, а  осаждается на почве. Оставшиеся  на растениях пестициды в дальнейшем  смываются атмосферными осадками  и также попадают на почву, а затем из почвы в водоемы с поверхностным стоком.

Попадая в водоемы, пестициды накапливаются  в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке  питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные  органы, так и на организм в целом.

Фтор и его соединения находят  широкое применение в атомной, нефтяной, химической и др. видах промышленности. Он попадает в почву с выбросами металлургических предприятий, в частности, алюминиевых заводов, а также как примесь при внесении суперфосфата и некоторых других инсектицидов. Наибольшая адсорбция фтора происходит в почвах с хорошо развитым почвенным поглощающим комплексом. Растворимые фтористые соединения перемещаются по почвенному профилю с нисходящим током почвенных растворов и могут попадать в грунтовые воды. Загрязнение почвы фтористыми соединениями разрушает почвенную структуру и снижает водопроницаемость почв.

 

1.4.3 Влияние загрязненных  почв на рост и развитие растений

 

Важное место при разработке мероприятий по охране природной  среды от загрязнения техногенными выбросами занимает изучение поглощения тяжелых металлов растениями. Проблема поступления металлов в растения имеет 3 практических аспекта:

- во-первых, растения являются промежуточным  резервуаром, через который металлы  переходят из воды, воздуха и,  главным образом, почвы в организмы  человека и животных, в связи,  с чем необходима разработка  методов защиты пищевых цепей  от проникновения токсикантов в опасных концентрациях;

- во-вторых, доказана токсичность  тяжелых металлов для самих  растений – как для низших, так и для высших, что ставит  ряд вопросов о реакции растений  на избыток тяжелых металлов  в среде;

- в-третьих, выяснение возможности  использования растений в качестве  биоиндикаторов загрязненной природной  среды тяжелыми металлами. 
         Известно, что при аэротехногенном загрязнении природной среды тяжелыми металлами возможны два основных пути их поступления в растения:  
1) из атмосферы – через листовую поверхность и 2) из почвы – через корневую систему.