Загрязнение почв

Высокотемпературная переработка  твердых отходов – это единственная гарантия уничтожения опаснейших биологических, биохимических, химических продуктов и супертоксикантов – диоксинов и диоксиноподобных веществ.

ДО – это супертоксиканты, особо  вредные и опасные продукты синтетической  химии, побочные продукты ряда химических производств и попутные микровыбросы промышленности и хозяйственной деятельности человека. . В отличие от простейших диоксинов, галоидсодержащие диоксины (ДО) представляют собой хлорированные или бромированные бензольные кольца, соединенные кислородными мостиками. Это так называемые полихлордибензодиоксины и полихлордибензофураны и соответственно полибромдибензодиоксины и полибромдибензофураны.

Особую опасность диоксины представляют в связи с тем, что, несмотря на свою нерастворимость в чистой воде и в чистом воздухе, эти опасные вещества легко растворяется в воде, содержащей гуминовые кислоты или фульвокислоты из почвенного гумуса ввиду их высокой способности к комплексообразованию с составными частями гумуса. В почве ДО разлагаются в течение 20 – 30 лет и более,

Основными источниками диоксинов  являются:

• Химическая промышленность - 86%;
• Целлюлозно-бумажная промышленность - 6%;
• Цветная металлургия - 2-3%;
• Коммунальное хозяйство - 3%;
• Переработка промышленных и бытовых отходов - до 3%.

Исследования последних лет  показали, что только при температуре 1200 – 1400 ºС в течение 4 – 7 часов происходит необратимое разрушение галоидированных ДО. Следовательно, именно переработка опасных отходов при таких условиях является наиболее экологически безопасной и экономически оправданной.

 

На территории России в нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих предприятий накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. Из-за отсутствия эффективной технологии их утилизации возникла реальная угроза загрязнения почв, Химический состав нефтешламов предельно сложен и включает нефть, нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, механические примеси и радиоактивные элементы. Нефтешламы состоят из трех ярко выраженных фракций: водной, нефтяной и твердой.

Обычно для переработки нефтешламов используются биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические, чисто огневые и комбинированные технологии с низкой производительностью и высокими материальными, энергетическими и финансовыми затратами, непозволяющими осуществить полную переработку и утилизацию нефтешламов и не обеспечивающими экологическую безопасность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классы опасности отходов

 

Наименование класса опасности  отхода по ГОСТ 12.1.007-76	Характеристика классов опасности	Код
Высокоопасные – 1 класс опасности	Отходы, содержащие ртуть и ее соединения, в том числе сулему (HgCl2), хромовокислый и цианистый калий, соединения сурьмы, в том числе SbCl3 – треххлорную сурьму, бензапирен и др., ПАУ, диоксины и др.	1
Опасные – 2 класс опасности	Отходы, содержащие хлористую медь, содержащие сульфат меди, щавелевокислую медь, трехокисную сурьму, соединения свинца	2
Умеренно опасные – 3 класс опасности	Отходы, содержащие оксиды свинца (PbO, PbO2, Pb3O4), хлорид никеля, четыреххлористый углерод	3
Малоопасные – 4 класс опасности	Отходы, содержащие сульфат магния, фосфаты, соединения цинка, отходы обогащения полезных ископаемых флотационным способом с применением аминов	4
Практически не опасные – 5 класс  опасности	Отходы, содержащие прочие вещества	5
Не установлено		98

В Московской области в настоящее время размещено 210 (не считая несанкционированных) полигонов и свалок, общей площадью 678 га, более 80% которых размещены без учета природоохранных требований.

Опасные отходы сельскохозяйственного  производства - навозохранилища, оставшиеся на полях остатки ядохимикатов, химических удобрений, пестицидов, а также не обустроенные кладбища животных, погибших в период эпидемий. Хотя эти отходы имеют "точечный" характер, их большое количество и высокая концентрация в них токсичных веществ могут оказать заметное отрицательное воздействие на окружающую среду.

Так, например, в Москве ежегодно образуется 2,5 млн.т. отходов (ТБО), а средняя норма "производства" ТБО на одного человека в год достигает  примерно 1 м3 по объему и 200 кг по массе. Кстати, для крупных городов рекомендуется норматив 1,07 м3/человек в год.

 

 

 

ГИГИЕНА ПОЧВЫ. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОТХОДОВ

 

Почва в городах и прочих населенных пунктах и их окрестностях уже давно отличается от природной, биологически ценной почвы, играющей важную роль в поддержании экологического равновесия. Почва в городах подвержена тем же вредным воздействиям, что и городской воздух и гидросфера, поэтому повсеместно происходит значительная ее деградация. Гигиене почвы не уделяется достаточного внимания, хотя ее значение как одного из основных компонентов биосферы (воздух, вода, почва) и биологического фактора окружающей среды еще более весомое, чем воды, поскольку количество последней (в первую очередь качество подземных вод) определяется состоянием почвы, и отделить эти факторы друг от друга невозможно. Почва обладает способностью биологического самоочищения: в почве происходит расщепление попавших в нее отходов н их минерализация; в конечном итоге почва компенсирует за их счет утраченные минеральные вещества.

Если в результате перегрузки почвы будет утерян любой  из компонентов ее минерализирующей способности, это неизбежно приведет к нарушению механизма самоочищения и к полной деградации почвы. И, напротив, создание оптимальных условий для самоочищения почвы способствует сохранению экологического равновесия и условий для существования всех живых организмов, в том числе и человека.

Поэтому проблема обезвреживания отходов, оказывающих  вредное биологическое действие, не сводится только к вопросу их вывоза; она является более сложной гигиенической проблемой, так как почва является связующим звеном между водой, воздухом и человеком.

 

Экологическая взаимосвязь  между почвой и водой и жидкими отходами (сточными водами)

Человек добывает из почвы воду, необходимую для поддержания процессов обмена веществ и самой жизни. Качество воды зависит от состояния почвы; оно всегда отражает биологическое состояние данной почвы.

Это в особенности  относится к подземным водам, биологическая ценность которых существенно определяется свойствами грунтов и почвы, способностью к самоочищению последней, ее фильтрационной способностью, составом ее макрофлоры, микрофауны и т. д.

Прямое влияние почвы  на поверхностные воды уже менее значительно, оно связано главным образом с выпадением осадков. Например, после обильных дождей из почвы смываются в открытые водоемы (реки, озера) различные загрязняющие вещества, в том числе искусственные удобрения (азотные, фосфатные) , пестициды, гербициды, в районах карстовых, трещиноватых отложений загрязняющие вещества могут проникнуть через щели в глубоко расположенные подземные воды.

Несоответствующая очистка сточных вод также  может стать причиной вредного биологического действия на почву и в конечном итоге привести к ее деградации. Поэтому охрана почвы в населенных пунктах представляет одно из основных требований охраны окружающей среды в целом.

 

Пределы нагрузки почвы твердыми отходами (бытовой  и уличный мусор, промышленные отходы, сухой ил, остающийся после осаждения сточных вод, радиоактивные вещества и т. д.)

Проблема осложняется  тем, что в результате образования  все большего количества твердых отходов в городах почва в их окрестностях подвергается все более значительным нагрузкам. Свойства и состав почвы ухудшаются все более быстрыми темпами.

Из произведенных в  США 64,3 млн. т бумаги 49,1 млн. т попадает в отходы (из этого количества 26 млн. т «поставляет» домашнее хозяйство, а 23,1 млн. т — торговая сеть).

Окончательное обезвреживание твердых отходов в загрязненной почве представляется возможным. Однако ввиду постоянно ухудшающейся способности к самоочищению городской почвы окончательное обезвреживание отходов, закапываемых в землю, невозможно.

Человек мог бы с успехом  воспользоваться для обезвреживания твердых отходов биохимическими процессами, происходящими в почве, ее обезвреживающей и обеззараживающей способностью, однако городская почва в результате многовекового проживания в городах человека и его деятельности уже давно стала непригодной для этой цели.

Механизмы самоочищения, минерализации, происходящие в почве, роль участвующих в них бактерий и энзимов, а также промежуточные и конечные продукты распада веществ хорошо известны. В настоящее время исследования направлены на выявление факторов, обеспечивающих биологическое равновесие природной почвы, а также на выяснение вопроса, какое количество твердых отходов (и какой их состав) может привести к нарушению биологического равновесия почвы.

Наиболее неблагоприятным  является токсическое действие промышленных отходов — как жидких, так и твердых. В почву попадает все большее количество таких отходов, с которыми она не в состоянии справиться. Так, например, установлено загрязнение почвы мышьяком в окрестностях заводов по производству суперфосфатов (в радиусе 3 км). Как известно, некоторые пестициды, такие, как хлорорганические соединения, попавшие в почву, длительно не подвергаются распаду.

Подобным же образом обстоит дело и с некоторыми синтетическими упаковочными материалами (поливинилхлорид, полиэтилен и т. д.).

Наиболее распространенным способом удаления твердых отходов является заполнение ими оврагов и карьеров (например, на территории бывших кирпичных заводов). В последующем на этих земельных участках разбивают городские парки, строят жилые дома и т. д.

Улучшенным  в гигиеническом отношении вариантом можно считать принятый в США так называемый «Sanitary land fill» — способ, получивший в последующем распространение и в других странах мира. Доставленный мусор сваливают в вырытые заранее канавы, затем его уплотняют (трамбуют) и засыпают слоем земли толщиной 70—80 см.

Однако и этот улучшенный вариант окончательного удаления и обезвреживания отходов имеет определенные недостатки. Прежде всего с каждым годом увеличивается количество твердых отходов, так что для удаления мусора с каждым годом требуются все большие территории.

Сжигание мусора является наиболее приемлемым, поэтому оно получило широкое распространение во всем мире. Недостатком этого способа является то, что строительство современных мусоросжигательных заводов связано со значительными капиталовложениями. Кроме того, эксплуатационные расходы также довольно высоки. Деятельность мусоросжигательных заводов экономична лишь в крупных городах с плотной застройкой (с населением не менее 400—600 тыс.). В таких городах нет условий для обезвреживания отходов другими способами и сжигание отходов является единственным приемлемым способом.

Местные установки  для сжигания мусора оправданы на предприятиях, выпускающих пластмассовые изделия, в учреждениях, где отходы инфицированы и подлежат сжиганию на месте (больницы, некоторые научно-исследовательские учреждения и т. д.).

 

Любой вид радиоактивных  отходов подлежит особой обработке и обезвреживанию.

В настоящее время существуют два способа удаления радиоактивных отходов: радиоактивные вещества, обладающие невысокой активностью, многократно разбавляют и выбрасывают в окружающую среду (например, сточные воды, загрязненные низкоактивными веществами с коротким периодом полураспада, спускают в канализационную сеть; газообразные радиоактивные вещества выпускают через высокие трубы в воздух и т. д.). Для обезвреживания высокоактивных радиоизотопных отходов с длительным периодом полураспада этот способ уже не годится. Эти радиоактивные вещества сначала концентрируют, затем помещают в специальные хранилища. При этом необходимо позаботиться, чтобы радиоактивные отходы не просачивались в окружающую среду (в почву, поверхностные водоемы, воздух и т.д.).

Радиоактивные отходы хранят в погруженных в землю специальных емкостях (контейнеры) или в глубоких железобетонных колодцах (шахты). Поскольку почву и подземные воды необходимо максимально защитить от радиоактивного загрязнения, стенки колодца должны быть абсолютно герметичными. Несмотря на все принятые меры предосторожности, надо постоянно осуществлять радиоактивный контроль за почвой и подземными водами.

 

 

ОЧИЩЕНИЕ ПОЧВ

 

 Почва является  той системой жизнеобеспечения  Земли, тем элементом биосферы, в котором происходит детоксикация (обезвреживание, разрушение, превращение в нетоксичные соединения) основной массы поступающих в нее экзогенных органических и неорганических веществ. Попавшие в почву органические вещества в виде белков, жиров, углеводов и продуктов их обмена подвергаются распаду вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации). Параллельно в почве происходит процесс синтеза из органических отбросов нового сложного органического вещества почвы, получившего название гумуса. Процесс синтеза почвенного органического вещества называется гумуфикацией, а оба биохимических процесса (минерализация и гумуфикация), направленные на восстановление почвы, получили название процессов самоочищения почвы. Этим термином обозначается и процесс освобождения почвы от биологических загрязнений, хотя правильнее говорить о естественных процессах ее обеззараживания. Что касается процессов самоочищения почвы от химических экзогенных веществ, то их правильнее назвать процессами детоксикации почвы, а все вместе — процессами обезвреживания почвы.