Влияние грунтів на забруднення токсичними веществами

року міністерство освіти украины.

ПГАСиА.

Кафедра екології і химии.

Курсова робота на тему:

«Вплив грунтів на забруднення токсичними веществами».

Виконала: ст. грн. 579 Зозуля Про. А.

Прийняв: доктор с/г наук Крамарєв З. М.

Дніпропетровськ 2000.

ПЛАН.

|Введение |2 | |Характеристика грунтово-кліматичних умов Дніпропетровської |5 | |області | | |Коротка характеристика грунту біля Дніпропетровської области|7 | |Забруднення грунту важкими металами |9 | |Забруднення грунту пестицидами |20 | |Рекультивація контроль над забрудненням грунтів важкими металами і |23 | |пестицидами | | |Висновок |27 |.

Інтенсифікація сільського господарства, перехід до індустріальним методам виробництва, створення великих агропромислових і тваринницьких комплексів, широкого розмаху меліоративного будівництва й хімізації сільськогосподарських угідь з метою стійкого нарощування продовольчого фонду країни вимагають особливо уважного й дбайливого ставлення до грунті, як засобу виробництва та умов. Охорона грунтів, їх раціональне використання мають першочергового значення для економічного та розвитку країни. Значення сучасного стану ґрунтових ресурсів, їх раціональне використання, дбайливе ставлення до них послужать примноження їх плодородия.

У другій половині ХХ століття об'єми та темпи техногенного забруднення довкілля настільки зросли, що знадобилося прийняття спеціальних міжнародних програм з охорони природи. У 1972;му році була розроблено спеціальну програму ООН по навколишньому середовищі, куди входять проблеми моніторингу природного середовища з метою раннього попередження наступаючих природничих чи антропогенних змінах, здатні запо-діяти шкода здоров’ю чи добробуту людей.

У СНД створена загальнодержавна система спостережень й контролю над станом і вищий рівень забруднення природної среды.

Якщо галузі контролю і охорони атмосферного повітря і природних вод є певні здобутки, зокрема створена мережу спеціальних лабораторій, розроблено методи аналізу та ГДК для досить великої числа речовин і елементів, то області моніторингу і охорони грунтів успіхи поки незначні. Тим часом грунт зрештою приймає він тиск потоку промислових і комунальних викидів і відходів, виконуючи найважливішу роль буфера і детоксиканта. Грунт акумулює важкі метали, пестициди, вуглеводні, детергенты та інші хімічні забруднюючі речовини, попереджаючи цим їх вступ у природні води та очищаючи від нього атмосферне повітря. У грунті багато хімічні забруднюючі речовини перетерплюють глибокі зміни. Вуглеводні, пестициди, детергенты та інші сполуки, з одного боку, може бути минерализованы чи трансформовані в речовини, не які надають токсичного на грунт, мікроорганізми, рослини, тварин і звинувачують человека.

З іншого боку, ці самі речовини чи його похідні, і навіть важкі метали, фтор, оксиди азоту та сірки у початковому чи перетвореному вигляді інтенсивно зв’язуються мінеральними і органічними речовинами грунту, що різко знижує їх доступність рослинам і загальний рівень токсичности.

Найбільшою буферної ємністю та здібністю знижувати негативний вплив забруднюючих речовин на рослинні і домашні тварини організми мають грунту з містило велику кількість гумусу, зі складним гранулометрическим складом, високої ємністю поглинання, збагачені вапняними матеріалами (карбонатами). До таким почвам ставляться найбільш родючі чорноземи, деякі рендзины, заплавні землі. Це вселяє почвам природну опірність впливу хімічних забруднюючих речовин і дає змогу отримувати високі і здатні якісно повноцінні врожаї найважливіших сільськогосподарських культур навіть у промислово розвинених регионах.

На жаль, природна опірність грунтів, їх природний буферність не безмежні. Відповідно до подсветам Б. Р. Розанова та інших учених із різних причин у світі було втрачено близько два мільярди гектарів сільськогосподарських грунтів. Втрати земель, викликані лише ирригацией, протягом останніх років становили близько ста млн. га, і нижня приблизно така сама площа зараз зайнята ґрунтами зі зниженою продуктивністю, внаслідок засолення. Дуже великі втрати гумусу, від якої залежать майже всі найважливіші властивості грунтів та його опірність несприятливим ситуацій. Певне, у період землеробській культури грунт втратив до 15% вихідного запасу органічних речовин. І ці негативні явища особливо швидко протікають у останні десятиліття. Так, швидкість втрат гумусу протягом останніх років приблизно дві з половиною разу перевищувала таку протягом трьохсот років, а среднеисторическую швидкість втрат гумусу — приблизно двадцять чотири раза.

Особливо сильний техногенне тиск відчувають грунту околицях розташування великих промислових підприємств, великих міст, транспортних артерій. Нерідко стало освіту техногенних пустель на територіях, безпосередньо прилеглих до промисловим зонам різних підприємств, особливо хімічної промисловості та металургійної промисловості. У найближчій до підприємства зоні зміст важких металів часто значно перевищує ГДК; внаслідок сумарного впливу кислотних дощів і випадань важких металів гине рослинність, поверхню грунту оголюється; незахищена рослинним покривом грунт піддається посиленою ерозії і дефляції, грунт руйнується практично необоротно, і її відновлення вимагає вже дуже великих матеріальних й трудових затрат.

При характеристиці грунтів дуже важко використовувати широко застосовувані в оцінці води, повітря, продуктів харчування кормів поняття, наприклад, ГДК тих чи інших забруднюючих речовин. Серед головних причин — розмаїття форм сполук будь-яких елементів і речовин, у грунтах, від яких доступність цих компонентів рослинам і, отже, їх можливий токсичний ефект. Тому, за розробці принципів, і організації почвеннохімічного моніторингу доводиться враховувати склад грунту, її складові, які мають високої сорбционной здатністю, вплив умов на рухливість і доступність хімічних речовин рослинам. Найбільш сильно впливає кислотність і лужність грунтів, окислительновідбудовний режим, зміст гумусу, легкорозчинні соли.

Опірність грунтів хімічному забруднення також залежить від водного режиму, водопроникності, переважання спадних чи висхідних струмів вологи тощо. Ці показники поруч із рівнем сорбционной здібності грунтів, б’ють по захисні функції грунту стосовно гідросфері й атмосфері, впливають на прогресуючі накопичення у ґрунтах хімічних забруднюючих веществ.

Розглядаючи проблеми забруднення, моніторингу і охорони грунтів, слід зупиниться на негативних наслідків застосування органічних і мінеральних добрив, різних мелиорирующих коштів. Найпростіший випадок негативним наслідкам що така пов’язані з рівнем вмісту у добривах і мелиорантах важких металів, вторидов, інших забруднюючих хімічних речовин. Спеціальними дослідженнями засвідчили, що деякі регіонах небезпека забруднення грунтів, вод, рослин внаслідок хімізації землеробства може бути більш високої, ніж забруднення з допомогою викидів промислових предприятий.

Характеристика грунтово-кліматичних умов Дніпропетровської области.

Кліматична характеристика.

Клімат Дніпропетровської області характеризується спекотного літа і щодо холодної зимой.

Середньомісячна температура самого теплого місяці липня Півдні області (Нікополь) — 22,6(С, але в сході (Павлоград) — 21,8(С; середньомісячна температура самого холодного місяці січня о тих самих пунктах відповідно — -5(С і -6,1(С.

Середньорічне кількість опадів областю становить 400−480 мм, близько 2/3 їх випадає в теплий період года.

Стійкий сніжний покрив утворюється щорічно, виняток становить крайній південь області, де зараз його буває 50% зимой.

Влітку переважають південно-східні сухі вітри, які найчастіше приносять значної шкоди сільському хозяйству.

Для чіткого ставлення до кліматичних ресурсах Дніпропетровської області, територію умовно розділена на агрокліматичні районы.

У основу районування покладено термічні ресурси (суми середніх добових температур) періоду з температурою вище десяти градусів й у ролі характеристики ступеня зволоження території - гидротермический коефіцієнт цей самий период.

Виходячи з цього, залежно від отриманих величин гидротермических коефіцієнтів території області виділено три агроклиматических района:

I. північний недостатньо влажный;

II. центральний помірний засушливый;

III. південний засушливый.

По термічним умовам північний район може бути теплим, а центральний і південний — дуже теплыми.

I. До північному недостатньо влажному теплому району относятся:

Котовський, Михайлівський, Магдалинівський, Межевской,.

Перещепинский, Петропавлівський, Царичанский, Петриківський и.

Юр'ївський адміністративні районы.

II. Центральний помірковано засушливий дуже теплий район включає у собі: Васильківський, Верхньодніпровський, Днепропетровский,.

Криничанский, Новомосковський, Покровський, Пятихатский,.

Павлоградський, Синельниківський, Солонянський адміністративні районы.

III. У південний засушливий дуже теплий район входять: Апостоловский,.

Криворізький, Нікопольський, Новопокровский, Софиевский,.

Широковский, Стоминский адміністративний районы.

Коротка характеристика грунту біля Дніпропетровської области.

Простираючи лише на двісті кілометрів із півночі на південь і двісті сімдесят кілометрів зі Сходу захід Дніпропетровська область має таке розмаїття екологічних умов, що призвело до формуванню на її території двохсот сімдесяти семи ґрунтових різновидів, які відрізняються складу, фізичним і біологічним властивостями, а, отже, і вимагають індивідуальних підходів до освоєння і використання у сільському хозяйстве.

Встановлено, що вісімдесятьма відсотками загальній площі Дніпропетровської області займають чорноземні грунту різних підтипів (звичайні і південні). На чорноземи повнопрофільні, які на плоскоравнинных просторах, припадає близько 48,3% загальної земельної площі, зокрема на звичайні чорноземи — близько 42,3%, південні - 5,7%, солонцюваті - близько 0,3%.

На території області (15,1%) поширені луговочорноземні, черноземно-луговые, лугово-болотные, болотні, і навіть дернові грунту, солончаки і солонці. Під водою і болотами області немає понад сто сімдесяти тисяч гектарів, під містами та шляхами понад сто вісімдесяти тисяч гектарів, порушено — понад тридцять понад три тисячі гектарів. На еродовані грунту, які містяться на схилах різної крутизни і протяжності, різної форми і експозицій доводиться 36,6%, зокрема на слабко еродовані - 9,3%.

У земельному фонді сільськогосподарські угіддя становлять 87,8%, у цьому числі під ріллею 75,3% (або як 2000 тис. га).

Природні (незатронутые господарської діяльністю людини) території у тепер складають трохи більше 3% всієї площі області. У тому числі 2,6% (чи 152,4 тис. га) викликають лісу, які розташовуються, переважно, північ від області - в балках (байрачные), в заплавах річок (заплавні) і піщаних терасах (аренные). Близько 1% їх на лісові полезахисні полосы.

Найбільш забрудненими є грунту Криворіжжя, спектр забруднення яких включає елементи: кальцій — в 6, нікель — в розмірі 5, залізо, цинк, фтор — в 3, магній, кадмій, свинець — вдвічі вище фону. Дуже забрудненими є грунту Орджонікідзе — Нікополь — Марганецького тест-полигона, причому основний «внесок» вносять марганець — загалом в 14 разів, і фтор — вп’ятеро вище фонового значення. Концентрація нікелю, цинку і свинцю у середньому 2 разу перевищує фон. Для Дніпропетровської - Дніпродзержинській агломерації характерний надлишок цинку — в 4,3, свинцю, кальцію, натрію і фтору — у два, нікелю і міді - в 1,5, хрому і марганцю — в 1,4 десь у середньому більше фону. У спектрі забруднення грунтів Західного Донбасу переважають нікель — на чотири разу, фтор, натрій — 2 разу вищу фонових концентрацій. Ґрунти сільських районів мають приблизно однаковий рівень добробуту й спектр забруднення, основними компонентами якого є цинк і фтор — в 2−3 разу, натрій — вдвічі перевищують фонові значения.

ЗАБРУДНЕННЯ ҐРУНТУ ТЯЖКИМИ МЕТАЛЛАМИ.

Забруднення грунтів важкими металами має різні источники:

1. відходи металообробній промышленности;

2. промислові выбросы;

3. продукти згоряння топлива;

4. автомобільні вихлопи відпрацьованих газов;

5. кошти хімізації сільського хозяйства.

Металургійні підприємства щорічно викидають на поверхню землі більш 150 тис. тонн міді, 120 тис. тонн цинку, близько 90 відсотків тис. тонн свинцю, 12 тис. тонн нікелю, 1,5 тис. тонн молібдену, близько 800 тонн кобальту і близько тридцяти тонн ртуті. На 1 грам чорнової міді відходи медеплавильной промисловості містять 2,09 тонн пилу, у якої міститься до 15% міді, 60% окису заліза і з 4% миш’яку, ртуті, цинку і свинцю. Відходи машинобудівних і хімічних виробництв містять до 1 тис. мг/кг свинцю, до 3 тис. мг/кг міді, до 10 тис. мг/кг хрому і заліза, до 100 г/кг фосфору і по 10 г/кг марганцю і нікелю. У Сілезії навколо цинкових заводів нагромаджуються відвали із вмістом цинку від 2 до 12% і свинцю від 0,5 до 3%, а США експлуатують руди із вмістом цинку 1,8%.

З вихлопними газами на поверхню грунтів потрапляє більш 250 тис. тонн свинцю на рік; це головний забруднювач грунтів свинцом.

Важкі метали потрапляють у грунт разом із добривами, у складі що вони входять як домішка, в тому числі з биоцидами.

Л. Р. Бондарєв (1976) підрахував можливі надходження важких металів на поверхню грунтового покрову внаслідок виробничої діяльності за повної вичерпанні рудних запасів, в спалюванні наявних запасів вугілля й торфу і порівняння його з можливими запасами металами, акумульованих в гумосфере на сьогодні. Отримана картина дозволяє скласти уявлення про те змінах, які людина може викликати протягом 500−1000 років, куди вистачить розвіданих корисних ископаемых.

Можливе надходження металів в біосферу при вичерпанні достовірних запасів руд, вугілля, торфу, млн. тонн.

|Элемент |Сумарний |Утримується в |Ставлення техногенного | | |техногенний викид |гумосфере |викиду до змісту в | | |металів | |гумосфере | |Свинець |207,5 |24,0 |8,6 | |Миш'як |739,0 |12,0 |61,6 | |Кадмій |7,4 |1,2 |6,2 | |Уран |590,4 |2,4 |246,0 | |Ртуть |0,55 |0,024 |27,1 | |Олово |295,7 |19,0 |15,6 | |Срібло |3,0 |0,24 |12,5 |.

Ставлення цих величин дозволяє прогнозувати масштаб впливу діяльності на довкілля, насамперед грунтовий покров.

Техногенне надходження металів у сухий ґрунт, закріплення в гумусовых горизонтах в почвенном профілі загалом може бути рівномірним. Нерівномірність його й контрастність передусім пов’язані з щільністю населення. Якщо брати цей зв’язок пропорційної, то 37,3% всіх металів буде розсіяно лише на 2% населеної суши.

Розподіл важких металів поверхнею грунту визначається багатьох чинників. Воно залежить від особливостей джерел забруднення, метеорологічних особливостей регіону, геохімічних факторів, і ландшафтної обстановці в целом.

Джерело забруднення загалом визначає якість і кількість выбрасываемого продукту. У цьому ступінь його розсіювання залежить від висоти викиду. Зона максимального забруднення поширюється на відстань, однакову 10−40-кратной висоті труби за вищого і гарячому викиді, 5−20- кратної висоті труби за низького промисловому викиді. Тривалість перебування частинок викиду у атмосфері залежить від своїх є і физикохімічних властивостей. Чим важче частки, то швидше вони оседают.

Нерівномірність техногенного поширення металів погіршується неоднорідністю геохимической обстановці а природних ландшафтах. У зв’язку з цим, для прогнозування можливого забруднення продуктами техногенеза і запобігання небажаним наслідкам діяльності необхідно розуміння законів геохімії, законів міграції хімічних елементів в різних природних ландшафтах чи геохимической обстановке.

Хімічні елементи та їхні сполуки потрапляючи на російський грунт перетерплюють ряд перетворень, розсіюються чи накопичуються залежно від характеру геохімічних бар'єрів, властивих цій території. Поняття геохімічних бар'єри було сформульовано А. І. Перельманом (1961) як ділянках зони гипергенеза, у яких зміну умов міграції призводить до нагромадженню хімічних елементів. У основу класифікації бар'єрів покладено види міграції елементів. Тож А. І. Перельман виділяє чотири типу, і кілька класів геохімічних барьеров:

1. бар'єри — всім елементів, які біогеохімічні перерозподіляються і сортуються живими організмами (кисень, вуглець, водень, кальцій, калій, азот, кремній, марганець і т.д.);

2. фізико-хімічні барьеры:

1) окисні - залізні чи железно-марганцевые (залізо, марганець), марганцеві (марганець), сірчаний (сера);

2) відбудовні - сульфидный (залізо, цинк, нікель, мідь, кобальт, свинець, миш’як та інших.), глеевый (ванадій, мідь, срібло, селен);

3) сульфатный (барій, кальцій, стронций);

4) лужної (залізо, кальцій, магній, мідь, стронцій, нікель і др.);

5) кислий (оксид кремния);

6) випарний (кальцій, натрій, магній, сірка, фтор і т.д.);

7) адсорбционный (кальцій, калій, магній, фосфор, сірка, свинець і др.);

8) термодинамічний (кальцій, сера).

3. механічні бар'єри (залізо, титан, хром, нікель і др.);

4. техногенні барьеры.

Геохімічні бар'єри існують не ізольовано, а поєднанні друг з іншому, створюючи складні комплекси. Вони регулюють елементний склад потоків речовин, від них більшою мірою залежить функціонування экосистем.

Продукти техногенеза залежно від своїх природи й тієї ландшафтної обстановки, у якому він потрапляє, можуть або перероблятися природними процесами, і викликати суттєвих змін у природі, або зберігатися і накопичуватися, згубно впливаючи попри всі живое.

І той і інший процес визначаються цілою низкою чинників, аналіз яких дозволяє судити про рівень біохімічної стійкості ландшафту і прогнозувати характер їх змін — у природі під впливом техногенеза. У автономних ландшафтах розвиваються процеси самоочищення від техногенного забруднення, оскільки продукти техногенеза розсіюються поверхневими і внутрипочвенными водами. У аккумулятивных ландшафтах нагромаджуються і консервуються продукти техногенеза.

Зміст важких металів в компонентах биосферы.

|Элемент |Промислові |Грунт, |Растения,|Вода |Повітря, |ГДК у | | |стоки, кг/л |мг/кг |мг/кг |питьевая,|мг/м3 |крові | | | | | |мг/л | |людини,| | | | | | | |мг/л | |Ртуть |0,01 |0,1 |0,0001−10|0,005 |0,01 |0,02 | | | | |0* | | | | |Свинець |0,7 |0,1−2 |10 |0,05 |0,01 | | | | |10−7600 |10−1000* | |0,3* |0,6 | |Кадмій | |0,06 |0,06 | | | |.

* У автострад залежно від інтенсивності руху, і відстані до автострады.

Дедалі Більшу увагу до охорони довкілля викликав особливий інтерес до питань на грунт важких металлов.

З історичної погляду інтерес до цієї проблеми з’явився з дослідженням родючості грунтів, оскільки такі елементи, як залізо, марганець, мідь, цинк, молібден і, можливо, кобальт, дуже важливі життю рослин i, отже, тваринам і человека.

Вони відомий і під назвою мікроелементів, оскільки необхідні рослинам у «малих кількостях. До групи мікроелементів ставляться також метали, зміст що у грунті досить високе, наприклад, залізо, яке входить до складу більшості грунтів і четверте місце у складі земної кори (5%) після кисню (46,6%), кремнію (27,7%) і алюмінію (8,1%).

Усі мікроелементи можуть надавати негативний вплив на рослини, якщо концентрація їх доступних форм перевищує певні межі. Деякі важкі метали, наприклад, ртуть, свинець і кадмій, які, по всіма ознаками, невідь що важливі для рослин та тварин, небезпечні здоров’ю людини навіть за низьких концентрациях.

Вихлопні гази транспортних засобів, вивезення на полі чи станції очищення стічні води, зрошення стічними водами, відходи, рештки розуму та викиди при експлуатації шахт й управління промислових майданчиків, внесення фосфорних і органічних добрив, застосування пестицидів тощо. сприяли збільшення концентрацій важких металів в почве.

До того часу, поки важкі метали міцно пов’язані зі складаними частинами грунтів та важкодоступні, їх негативний вплив на грунт, і навколишню середу буде незначним. Проте, якщо грунтові умови дозволяють перейти важкими металами в грунтовий розчин, з’являється пряма небезпека забруднення грунтів, виникає ймовірність проникнення в рослини, а й у організм людини і тварин, споживають ці рослини. Крім того, важкі метали може бути забруднювачами рослин i водойм в результаті використання стічних мулу вод. Небезпека забруднення грунтів і рослин залежить: від виду рослин; форм хімічних сполук, у грунті; присутності елементів протидіючих впливу важких металів і речовин, їхнім виокремленням із нею комплексні сполуки; від реальних процесів адсорбції і десорбции; кількості доступних форм цих металів у грунтах і почвеннокліматичних умов. Отже, негативний вплив важких металів залежить, сутнісно, від своїх рухливості, тобто. растворимости.

Важкі метали переважно характеризуються перемінної валентностью, низькою розчинність їх гидроокисей, високої здатністю утворювати комплексні з'єднання заліза і, природно, катионной способностью.

До чинників, що його утримування важких металів грунтом ставляться: обмінна адсорбція поверхні глин і гумусу, формування комплексних сполук з гумусом, адсорбція поверхова і окклюзирование (що розчиняють чи які поглинають здібності газів розплавленими чи твердими металами) гидратированными окислами алюмінію, заліза, марганцю тощо., а також формування нерозчинних сполук, особливо в восстановлении.

Важкі метали в почвенном розчині зустрічаються як і іонної і у пов’язаної формах, що у певному рівновазі (рис. 1).

[pic].

Рис. 1.

На малюнку Лр — розчинні лиганды, якими є органічні кислоти малим молекулярным вагою, а Лн — нерозчинні. Реакція металів (М) з гумусовыми речовинами включає частково і іонний обмен.

Звісно, у грунті можуть бути присутні інші форми металів, які не беруть участь у цьому рівновазі, наприклад, метали з кристалічною грати первинних і вторинних мінералів, і навіть метали з живих організмів та його отмерших остатков.

Спостереження за зміною важких металів у грунті вимагає знання чинників, визначальних їх рухливість. Процеси пересування утримання, що зумовлюють поведінка важких металів у грунті, мало ніж від процесів, визначальних поведінка інших катионів. Хоча важкі метали іноді виявляються грунтах в низьких концентраціях, вони формують стійкі комплекси з органічними сполуками і входять у специфічні реакції адсорбції легше, ніж лужні і щелочноземельные металлы.

Міграція важких металів у ґрунтах може статися з рідиною і суспензією з допомогою коренів рослин чи ґрунтових мікроорганізмів. Міграції розчинних з'єднань відбувається разом із грунтовим розчином (дифузія) чи шляхом переміщення самої рідини. Вимивання глин і органічного речовини призводить до міграції всіх що з ними металів. Міграція летючих речовин, у газоподібної формі, наприклад, диметила ртуті, носить випадковий, і це спосіб переміщення немає особливого значення. Міграція у твердій фазі також проникнення в кристалічну грати є більше механізмом зв’язування, ніж перемещения.

Важкі метали можуть бути чи адсорбированы мікроорганізмами, які у своє чергу, можуть брати участь в міграції відповідних металлов.

Дощові хробаки та інші організми можуть сприяти міграції важких металів механічним чи біологічним шляхами, перемішуючи грунт або включаючи метали до своєї ткани.

З усіх видів міграції найважливіша — міграція в рідкої фазі, тому більшість металів потрапляє у грунт в растворимом вигляді або у вигляді водної суспензії і всі взаємодії між важкими металами і рідкими складовими частинами грунту відбувається за українсько-словацьким кордоном рідкої та міцної фаз.

Важкі метали у грунті через трофічну ланцюг вступають у рослини, а потім споживаються тваринами і людини. У колообігу важких металів беруть участь різні біологічні бар'єри, унаслідок чого відбувається вибіркове бионакопление, який захищає живі організми від життя цих елементів. І все-таки діяльність біологічних бар'єрів обмежена, й частіше всього важкі метали концентруються у грунті. Стійкість грунтів до забруднення ними різна залежно від буферности.

Ґрунти із високим адсорбційної здатністю й високим змістом глин, і навіть органічного речовини можуть утримувати ці елементи, особливо у верхніх горизонтах. Це притаманно карбонатних грунтів і грунтів з нейтральній реакцією. У цих грунтах кількість токсичних сполук, які можна вимиті в грунтових вод і поглинені рослинами, значно менше, ніж у піщаних кислих грунтах. Проте за цьому є великий ризик у збільшенні концентрації елементів до токсичною, що викликає порушення рівноваги фізичних, хімічних і біологічних процесів у грунті. Важкі метали, утримувані органічної і колоїдної частинами грунту, значно обмежують біологічну діяльність, інгібірують процеси иттрификации, які мають важливе значення для родючості почв.

Піщані грунту, які характеризуються низькою поглотительной здатністю, як і кислі грунту дуже слабко утримують важкі метали, за винятком молібдену і селену. Тому легко адсорбуються рослинами, причому, деякі навіть на вельми малих концентраціях мають токсичним воздействием.

Зміст у грунті свинцю зазвичай коштує від 0,1 до 20 мг/кг. Свинець негативно впливає біологічну діяльність у грунті, ингибирует активність ферментів зменшенням інтенсивності виділення двоокису вуглецю й чисельності микроорганизмов.

Зміст цинку у грунті коштує від 10 до 800 мг/кг, хоча частіше всього вона становить 30−50 мг/кг. Нагромадження надлишкового кількості цинку негативно впливає більшість ґрунтових процесів: викликає зміна фізичних і фізико-хімічних властивостей грунту, знижує біологічну діяльність. Цинк придушує життєдіяльність мікроорганізмів, внаслідок чого порушуються процеси освіти органічного речовини у ґрунтах. Надлишок цинку в почвенном покрові утрудняє ферментацію розкладання целюлози, дихання, дії уреазы.

Важкі метали, вступаючи з грунту в рослини, передаючись по ланцюгах харчування, надають токсично впливає на рослини, тварин і звинувачують человека.

Серед найбільш токсичних елементів насамперед слід назвати ртуть, що представляє найбільшу небезпека у вигляді сильнотоксичного сполуки — метилртути. Ртуть потрапляє у атмосферу під час спалювання кам’яного вугілля й при випаровуванні вод із забруднених водойм. З повітряними масами вона може переноситися і зволікатися на грунтах окремими районах. Дослідження засвідчили, що ртуть добре сорбируется у верхніх сантиметрах перегнойно-аккумулятивного горизонту різних типів грунтів суглинистого механічного складу. Міграція її за профілю і вимивання межі грунтового профілю в грунтах незначна. Однак у грунтах легкого механічного складу, кислих і збіднених гумусом процеси міграції ртуті посилюються. У цих грунтах виявляється процес випаровування органічних сполук ртуті, які мають властивостями летучести.

При внесенні ртуті на піщану, глинисту і торф’яну грунту з розрахунку 200 і 100 кг/га урожай буде на піщаної грунті повністю загинув незалежно від рівня вапнування. На торф’яний грунті врожай знизився. На глинистої грунті сталося зниження врожаю лише за низькою дозі извести.

Свинець також може передаватися по ланцюгах харчування, накопичуючись в тканинах рослин, тварин і людини. Доза свинцю, рівна 100 мг/кг сухого ваги корми, вважається летальної для животных.

Свинцева пил осідає лежить на поверхні грунтів, адсорбируется органічними речовинами, пересувається профілем з грунтовими розчинами, але виноситься межі грунтового профілю у невеликих количествах.

Завдяки процесам міграції за умов кислої середовища утворюються техногенні аномалії свинцю у ґрунтах протяжністю 100 м. Свинець з грунтів вступає у рослин та накопичується у яких. У зерні пшениці і ячменю ньому в 5−8 разів перевищує фонове зміст, в бадиллі, картоплі - більш ніж 20 разів у клубнях — більш ніж 26 раз.

Кадмій, подібно ванадию і цинку, акумулюється гумусовой товщі грунтів. Характер його розподілу є у почвенном профілі і ландшафті, певне, має багато з іншими металами, зокрема з характером розподілу свинца.

Проте, кадмій закріплюється в почвенном профілі менш міцно, ніж свинець. Максимальна адсорбція кадмію властива нейтральною та лужним почвам із високим вмістом гумусу і високої ємності поглинання. Зміст їх у підзолистих грунтах їх може становити від сотої частки до 1 мг/кг, в чорноземах — до 15−30, а красноземах — до 60 мг/кг.

Багато грунтові безхребетні концентрують кадмій у організмах. Кадмій засвоюється дощовими хробаками, мокрицями і равликами удесятеро- 15 раз активніше, ніж свинець і цинк. Кадмій токсичний для сільськогосподарських рослин, і навіть, якщо високі концентрації кадмію не надають помітного впливу врожай сільськогосподарських культур, токсичність його б'є по зміні якості продукції, позаяк у рослинах відбувається підвищення змісту кадмия.

Миш’як потрапляє у грунт з продуктами згоряння вугілля, з відходами металургійної промисловості, з підприємств із виробництва добрив. Найбільш міцно миш’як утримується в почах, містять активні форми заліза, алюмінію, кальцію. Токсичність миш’яку у ґрунтах усім відома. Забруднення грунтів миш’яком викликає, наприклад, загибель дощових хробаків. Фонове зміст миш’яку у ґрунтах становить соті частки міліграму на кілограм почвы.

Фтор та його сполуки знаходять широке використання у атомної, нафтової, хімічної промисловості та ін. видах промисловості. Він потрапляє у грунт з викидами металургійних підприємств, зокрема, алюмінієвих заводів, і навіть як домішка із внесенням суперфосфату та інших инсектицидов.

Забруднюючи грунт, фтор викликає зниження врожаю тільки завдяки прямому токсическому дії, а й змінюючи співвідношення поживних речовин у грунті. Найбільша адсорбція фтору відбувається у грунтах із добре розвиненим грунтовим що поглинає комплексом. Розчинні фтористі сполуки переміщаються по почвенному профілю з спадним струмом ґрунтових розчинів і можуть потраплятимуть у грунтових вод. Забруднення грунту фтористими сполуками руйнує почвенную структуру знижує водопроникність почв.

Цинк і мідь менш токсичні, ніж названі важкі метали, але надлишкове їх кількість у комунальних відходах металургійної промисловості забруднює грунт, і гнітюче діє зростання мікроорганізмів, знижує ферментативну активність грунтів, знижує врожай растений.

Слід зазначити посилення токсичності важких металів за її спільному вплив на живі організми у грунті. Спільне вплив цинку і кадмію чинить у кілька разів сильніше ингибирующее дію на мікроорганізми, аніж за той самий концентрації кожного елемента в отдельности.

Оскільки важкі метали й у продуктах згоряння палива, й у викидах металургійної промисловості зустрічаються зазвичай, у різних поєднаннях, то дію їх у природу, навколишню джерела забруднення, буває більш сильним, ніж передбачене виходячи з концентрації окремих элементов.

Поблизу підприємств природні фітоценози підприємств стають більш одноманітними по видовому складу, оскільки багатьох видів витримує підвищення концентрації важких металів у грунті. Кількість видів може скорочуватися до 2−3, інколи ж до освіти моноценозов.

У лісових фитоценозах першими реагують на забруднення лишайники і мохи. Найбільш стійкий деревне ярус. Проте тривале чи высокоинтенсивное вплив викликає у нього сухостойкие явления.

Забруднення грунту пестицидами.

Пестициди — це загалом органічні з'єднання з малим молекулярным вагою різноманітної розчинність у питній воді. Щодо хімічного складу, їх кислотність чи лужність, розчинність у питній воді, будова, полярність, величина і поляризація молекул — всі ці особливості разом чи кожна у окремішності впливає до процесів адсорбции-десорбции грунтовими колоїдами. Беручи до уваги названі особливості пестицидів і складний характер зв’язків у процесі адсорбции-десорбции колоїдами є підстави розділені великих класу: полярні і неполярные, а чи не вміщені у цю класифікацію, наприклад, хлорорганічні інсектициди — на іонні і неионные.

Пестициди, які містять кислотні чи основні групи, або ведуть себе за дисоціації як катиони, становлять групу іонних сполук. Пестициди, не які мають ні кислої, ні лужної реакцією становлять групу неионных соединений.

На характер хімічних сполук і можливість ґрунтових колоїдів до адсорбції і десорбции впливає: природа функціональних груп, і груп заміщення стосовно функціональним групам і рівень насиченості молекули. На адсорбцію молекул пестицидів грунтовими колоїдами сильно впливає характер молекулярних зарядів, причому певну роль грає полярність молекул. Нерівномірний розподіл зарядів збільшує диссиметрию молекули і його реактивность.

Грунт переважно виступає як наступника пестицидів, де їх розкладаються і звідки постійно переміщаються в рослини чи навколишню середу, або у ролі сховища, де окремі можуть існувати багато років після внесения.

Пестициди — тонкодисперсные речовини — у грунті піддаються численним впливам біотичного і небиотического характеру, деякі визначають їхня поведінка, перетворення і, нарешті, минерализацию. Тип і швидкість перетворень залежить від: хімічної структури чинного речовини та її стійкості, механічного складу і будівлі грунтів, хімічних властивостей грунтів, складу флори і фауни грунтів, інтенсивності впливу зовнішніх впливів і системи ведення сільського хозяйства.

Адсорбція пестицидів у грунті - комплексний процес, залежить від численних чинників. Вона значної ролі в переміщенні пестицидів і служить для тимчасового підтримки пароподібному чи розчиненому стані або у вигляді суспензії лежить на поверхні ґрунтових частинок. Особливо значної ролі в адсорбції пестицидів грають мул і органічна речовина грунту, складові «коллоидальный комплекс» грунту. Адсорбція зводиться до ионно-катионному обміну негативно заряджених мулистих частинок і кислотних груп гумусовых речовин, або анионному, завдяки присутності гидроксидов металів (Al (OH)3 і Fe (OH)3) чи відбувається у формі молекулярного обміну. Якщо адсорбированные молекули нейтральні, всі вони утримуються лежить на поверхні мулистих частинок і гумусовых колоїдів двухполюсными силами, водневими зв’язками і дисперсными силами. Адсорбція грає першорядну роль накопиченні пестицидів у грунті, які адсорбуються іонним обміном чи формі нейтральних молекул залежно від своїх природы.

Рух пестицидів у грунті приміром із грунтовим розчином чи разом з переміщенням колоїдних частинок, де вони адсорбированы. Це як від реальних процесів дифузії і масового струму (розпуск), які представляють звичайний спосіб вымывания.

При поверхневому стоці, викликуваному опадами чи зрошенням, пестициди пересуваються в розчині чи суспензії, накопичуючись в поглибленнях грунту. Ця форма пересування пестицидів залежить від рельєфу місцевості, эродированности грунтів, інтенсивності опадів, ступеня покриття грунтів рослинністю, періоду часу, минулого з внесення пестициду. Кількість пестицидів, пересуваються з поверховим стоком, становить понад п’ять% від яку внесено до грунт. За даними румунського НДІ грунтознавства й агрохімії на стоковых майданчиках в експериментальному центрі Алдены в результаті промивних дощів разом з грунтом є і втрата триазина. На стоковых майданчиках з ухилом 2,5% в Билчешть-Арджече в поверхневих водах знайшли залишкові кількості ГХЦГ від 1,7 до 3,9 мг/кг, а суспензії - від 0,041 до 0,085 мг/кг ГХЦГ і зажадав від 0,009 до 0,026 мг/кг ДДТ.

Вимивання пестицидів профілем грунтів полягає їх пересуванні разом із що циркулювала у грунті водою, що з переважно физикохімічними властивостями грунтів, напрямом руху води, і навіть процесами адсорбції і десорбции пестицидів коллоидными частинками грунту. Так було в грунті, щорічно у протягом багато часу оброблюваної ДДТ в дозі 189 мг/га, через 20 років виявлено 80% цього пестициду, який проник на глибину 76 см.

За даними досліджень, проведених у Румунії, не різних грунтах (аллювиальной очищеної, типовою солончакової, потужному чорноземі), де проводили обробки хлорорганическими інсектицидами (ГЦХГ і ДДТ) в протягом 25 років (при зрошенні протягом протягом останнього десятиліття), залишкові кількості пестицидів досягли глибини 85 див в типовому солончаке, 200 див в аллювиальной очищеної грунті і 275 див в перерытом чорноземі при концентрації 0,067 мг/кг ГЦХГ і 0,035 мг/кг ДДТ на глибині 220 см.

На пестициди, хто у грунт, впливають різноманітні чинники як під час їхньої ефективності, і у подальшому, коли препарат вже стає залишковим. Пестициди у грунті піддаються розкладанню, зумовленого небиотическими і биотическими чинниками і процессами.

Фізичні і хімічні властивості грунтів впливають на перетворення, що у ній пестицидів. Так глини, окисли, гидроокислы і іони металів, і навіть органічна речовина грунту виконують роль каталізаторів у багатьох реакціях розкладання пестицидів. Гідроліз пестицидів йде при участі ґрунтовий води. Через війну реакції зі вільними радикалами гумусовых речовин відбувається зміна складових частинок грунтів та молекулярного будівлі пестицидов.

Багато роботах підкреслюється велике значення ґрунтових мікроорганізмів в розкладанні пестицидів. Є дуже мало діючих речовин, не разлагающихся біологічним шляхом. Тривалість розкладання пестицидів мікроорганізмами може коливатися і від кількох днів до кількамісячної, котрий іноді десятиліть, залежно від специфіки чинного речовини, видів мікроорганізмів, властивостей грунтів. Розпад діючих речовин пестицидів здійснюється бактеріями, грибами і вищими растениями.

Зазвичай розкладання пестицидів, особливо розчинних, рідше адсорбированных грунтовими колоїдами, відбувається за участі микроорганизмов.

Гриби беруть участь головним чином розкладанні слаборозчинних і слабоадсорбируемых грунтовими колоїдами гербицидов.

Рекультивація контроль над забрудненням грунтів важкими металами і пестицидами.

Виявлення забруднення грунтів важкими металами виробляють прямими методами відбору ґрунтових проб на досліджуваних територіях України і їх хімічного аналізу зміст важких металів. Ефективно також можуть використовувати для цього ряд непрямих методів: візуальна оцінка стану фитогенезов, аналіз поширення і навички поведінки видів — індикаторів серед рослин, безхребетних і микроорганизмов.

Для виявлення просторових закономірностей прояви забруднення грунтів використовують сравнительно-географический метод, методи картирования структурних компонентів біогеоценозів, зокрема і грунтів. Такі карти не лише реєструють рівень забруднення грунтів важкими металами і відповідні зміни до напочвенном покрові, але дозволяють прогнозувати зміна стану природної среды.

Рекомендовано відбирати зразки грунтів й у рослинності по радіусу від джерела забруднення з урахуванням панівних вітрів маршрутом протяжністю 25−30 км.

Відстань джерела забруднення виявлення ореолу забруднення може коливатися в значних межах повноважень і залежно від інтенсивності забруднення і сили панівних вітрів може змінюватися від сотень метрів до десятків километров.

У на борту ресурсного супутника ЭРТС-1 було встановлено датчики для з’ясування ступеня ушкодження веймутовой сосни сірчистим газом й ґрунтів цинком. Джерелом забруднення був цинкоплавильный завод, що діє з денним викидом цинку у повітря 6,3−9 тонн. Зареєстровано концентрація цинку, рівна 80 тис. мкг/г в поверхневому шарі грунту в радіусі 800 м заводу. Рослинність навколо заводу загинула в радіусі 468 гектарів. Складність використання дистанційного методу залежить від інтеграції матеріалів, у необхідності при розшифровці отриманих відомостей серії контрольних тестів околицях конкретного загрязнения.

Виявлення рівня токсичності важких металів непросто. Для грунтів з різними механічними складами і змістом органічного речовини цей рівень буде є неоднаковим. Нині співробітниками інститутів гігієни вжито спроби визначити ГДК металів у грунті. Як тестрослин рекомендовані ячмінь, овес й картопля. Токсичним рівень вважався тоді, коли відбувається зниження врожайності на 5−10%. Запропоновано ГДК для ртуті - 25 мг/кг, миш’яку — 12−15, кадмію — 20 мг/кг. Встановлено деякі згубні концентрації низки важких металів в рослинах (г/млн.): свинець — 10, ртуть — 0,04, хром — 2, кадмій — 3, цинк і марганець — 300, мідь — 150, кобальт — 5, молібден і нікель — 3, ванадій — 2.

Захист грунтів від забруднення важкими металами виходить з вдосконаленні виробництва. Наприклад, виробництва 1 т хлору при однієї технології витрачають 45 кг ртуті, а за іншої - 14−18 кг. У перспективі вважають за можливе знизити цю величину до 0,1 кг.

Нову стратегію охорони грунтів від забруднення важкими металами міститься також у створенні замкнутих технологічних систем, у створенні безвідхідних производств.

Відходи хімічної промисловості та машинобудівної промисловості також є цінне вторинну сировину. Так відходи машинобудівних підприємств є цінним сировиною як на сільського господарства через фосфора.

Нині поставили завдання обов’язкової перевірки всіх можливостей утилізації кожного виду відходів, колись їх поховання чи уничтожения.

При атмосферному забруднення грунтів важкими металами, що вони концентруються багато, але у найвищих сантиметрах грунту, можливо видалення цього грунтів та його захоронение.

Останнім часом рекомендований ряд хімічних речовин, які здатні инактивировать важкі метали у грунті чи понизити їх токсичність. У ФРН запропоновано застосування іонообмінних смол, їхнім виокремленням хелатные з'єднання з важкими металами. Їх застосовують у кислотною і сольовий формах чи суміші тієї слабкої й інший форм.

У Японії, Франції, ФРН та Великобританії одне з японських фірм запатентувала спосіб фіксування важких металів меркапто-8-триазином. З використанням його кадмій, свинець, мідь, ртуть і нікель міцно фіксуються у грунті як нерозчинною і недоступною для рослин форм.

Вапнування грунтів зменшує кислотність добрив і розчинність свинцю, кадмію, миш’яку і цинку. Поглиненна їх рослинами різко зменшується. Кобальт, нікель, мідь і марганець в нейтральній чи слабощелочной середовищі теж надають токсичної дії на растения.

Органічні добрива, подібно органическому речовини грунтів, адсорбируют й утримують в поглиненому стані більшість важких металів. Внесення органічних добрив у «високих дозах, використання зелених добрив, пташиного посліду, борошна з рисового соломи знижують зміст кадмію і фтору в рослинах, і навіть токсичність хрому та інших важких металлов.

Оптимізація мінерального живлення рослин за допомогою регулювання складу і доз добрив також знижує токсично впливає окремих елементів. У Англії грунтах, заражених свинцем, миш’яком і міддю, затримка появи сходів знімалася із внесенням мінеральних азотних добрив. Внесення підвищених доз фосфору зменшувало токсична дію свинцю, міді, цинку і кадмію. При лужної реакції середовища на заливних рисових полях внесення фосфорних добрив вело до утворення нерастворимого і важкодоступного для рослин фосфату кадмия.

Проте, відомо, що справжній рівень токсичності важких металів є неоднаковим до різних видів рослин. А тому усунення токсичності важких металів оптимізацією мінерального харчування має бути диференційовано лише з урахуванням ґрунтових умов, а й виду та сорти растений.

Серед природних рослин i сільськогосподарських культур виявлено ряд видів тварин і сортів, стійких до забруднення важкими металами. До них ставляться бавовник, буряк і пояснюються деякі бобові. Сукупність запобіжних заходів та дійових заходів на ліквідацію забруднення грунтів важкими металами дає можливість захистити грунтів та рослини від токсичного їх воздействия.

Одна з основних умов охорони грунтів від забруднення биоцидами — створення і застосування менш токсичних і менше стійких сполук і в грунт, і зменшення доз їх внесення змін до грунт. Є кілька способів, дозволяють зменшити дозу биоцидов без зниження ефективності їх возделывания:

. поєднання застосування пестицидів коїться з іншими прийомами. Інтегрований метод боротьби з шкідниками — агротехнічний, біологічний, хімічний тощо. У цьому поставлено завдання не знищити цілий вид повністю, а надійно захистити культуру. Українські вчені застосовують микробиопрепарат разом із невеликими дозами пестицидів, який послаблює організм шкідника і роблять його сприйнятливою заболеваниям;

. застосування перспективних форм пестицидів. Використання нових форм пестицидів дозволяє істотно знизити норму витрати чинного речовини звести до мінімуму небажані наслідки, зокрема і забруднення почв;

. чергування застосування токсикантів з неоднаковим механізмом дії. Такий спосіб внесення хімічних коштів боротьби запобігає поява стійких форм шкідників. Більшість культур рекомендують 2−3 препарату з неоднаковим спектром действия.

Після обробітку грунту пестицидами лише невелика частина їхньої сягає місць докладання токсичної дії рослин та тварин. Решта накопичується лежить на поверхні грунтів. Ступінь забруднення грунтів залежить від багатьох про причини і передовсім від стійкості самого биоцида. Під стійкістю биоцида розуміють здатність токсиканту протистояти розкладницької дії фізичних, хімічних і біологічних процессов.

Головний критерій детоксиканта — повний розпад токсиканту на нетоксичні компоненти. вывод.

Грунтовий покрив Землі грає на вирішальній ролі у людства продуктами харчування і сировиною для жизненноважных галузей промисловості. Використання із метою продукції океану, гідропоніки чи штучно синтезованих речовин неспроможна, по крайнього заходу у майбутньому, замінити продукцію наземних екосистем (продуктивність грунтів). Тому безперервний контролю над станом грунтів і грунтового покрову — обов’язкове умова отримання планованої продукції сільського господарства і лісового хозяйства.

Разом про те грунт є природною базою для поселення людей, є підставою до створення рекреаційних зон. Він дозволяє створити оптимальну екологічну обстановку не для життя, праці та відпочинку людей. Від характеру грунтового покрову, властивостей грунту, які протікають в грунтах хімічних і біохімічних процесів залежать чистота і склад атмосфери, наземних і підземних вод. Грунтовий покрив — одне з найбільш потужних регуляторів хімічного складу атмосфери і гідросфери. Грунт був і залишається головною умовою життєзабезпечення націй і людства загалом. Збереження та поліпшення грунтового покрову, отже, і основних життєвих ресурсів у умовах інтенсифікації сільськогосподарського виробництва, розвитку промисловості, бурхливого зростання міст і транспорту можливе лише за добре налагодженому контролю над використанням всіх видів ґрунтових і земельних ресурсов.

Грунт є найчутливішою до антропогенному впливу. З усіх оболонок Землі грунт — найтонша оболонка, потужність найбільш родючого гумусированного шару навіть у чорноземах вбирається у, зазвичай, 80−100 див, тоді як у багатьох грунтах більшості природних зон вона становить лише 15−20 див. Недолуге грунтову тіло при знищенні багаторічної рослинності і распашке легко піддається ерозії і дефляции.

При недостатньо продуманому антропогенном вплив і порушенні збалансованих природних екологічних зв’язків у ґрунтах швидко розвиваються небажані процеси мінералізації гумусу, підвищується кислотність чи лужність, посилюється соленакопление, розвиваються відбудовні процеси — усе це різко погіршує властивості грунту, а граничних випадках призводить до локального руйнації грунтового покрову. Висока чутливість, вразливість грунтового покрову обумовлені обмеженою буферностью й сталістю грунтів до впливу сил, не властивих то екологічному отношении.

Навіть чорнозем зазнав протягом останніх 100 років дуже серйозні зміни, викликають тривогу й цілком обгрунтовані побоювання над його подальшу долю. Усе ширших масштабах проявляється забруднення грунту важкими металами, нафтопродуктами, детергентами, посилюється вплив азотної і сірчаної кислот техногенного походження, які ведуть формуванню техногенних пустель навколо деяких промислових предприятий.

Відновлення порушеного грунтового покрову потребує тривалого часу й великих капиталовложений.