Влияние почв на загрязнение токсическими веществами - (курсовая)

Влияние почв на загрязнение токсическими веществами - (курсовая)

Дата добавления: март 2006г.

    Министерство образования украины
    ПГАСиА
    Кафедра экологии и химии
    Курсовая работа на тему:
    “Влияние почв на загрязнение токсическими веществами”
    Выполнила: ст. гр. 579 Зозуля О. А.
    Принял: доктор с/х наук Крамарев С. М.
    Днепропетровск 2000
    ПЛАН
    Введение
    2

Характеристика почвенно-климатических условий Днепропетровской области 5

Краткая характеристика почвы на территории Днепропетровской области 7

    Загрязнение почвы тяжелыми металлами
    9
    Загрязнение почвы пестицидами
    20

Рекультивация и контроль за загрязнением почв тяжелыми металлами и пестицидами 23

    Вывод
    27
    ВВЕДЕНИЕ

Интенсификация сельского хозяйства, переход к индустриальным методам производства, создание крупных агропромышленных и животноводческих комплексов, широкий размах мелиоративного строительства и химизации сельскохозяйственных угодий в целях устойчивого наращивания продовольственного фонда страны требуют особенно внимательного и бережного отношения к почве, как к средству производства и условий существования. Охрана почв, их рациональное использование имеют первостепенное значение для экономического и социального развития страны. Значение современного состояния почвенных ресурсов, их рациональное использование, бережное отношение к ним послужат приумножению их плодородия.

Во второй половине двадцатого века объемы и темпы техногенного загрязнения окружающей среды настолько возросли, что потребовалось принятие специальных международных программ по охране природы. В 1972 году была разработана программа ООН по окружающей среде, включающая проблемы мониторинга природной среды в целях раннего предупреждения о наступающих естественных или антропогенных изменениях, которые могут причинить вред здоровью или благополучию людей.

В СНГ создана общегосударственная система наблюдений и контроля за состоянием и уровнем загрязнения природной среды.

Если в области контроля и охраны атмосферного воздуха и природных вод имеются определенные достижения, в том числе создана сеть специальных лабораторий, разработаны методы анализа и ПДК для довольно большого числа веществ и элементов, то в области мониторинга и охраны почв успехи пока незначительны. Между тем именно почвенный покров в конечном итоге принимает на себя давление потока промышленных и коммунальных выбросов и отходов, выполняя важнейшую роль буфера и детоксиканта. Почва аккумулирует тяжелые металлы, пестициды, углеводороды, детергенты и другие химические загрязняющие вещества, предупреждая тем самым их поступление в природные воды и очищая от них атмосферный воздух. В почве многие химические загрязняющие вещества претерпевают глубокие изменения. Углеводороды, пестициды, детергенты и другие соединения, с одной стороны, могут быть минерализованы или трансформированы в вещества, не оказывающие токсического воздействия на почву, микроорганизмы, растения, животных и человека.

С другой стороны, эти же вещества или их производные, а также тяжелые металлы, фтор, оксиды азота и серы в первоначальном или преобразованном виде интенсивно связываются минеральными и органическими веществами почвы, что резко снижает их доступность растениям и соответственно общий уровень токсичности. Наибольшей буферной емкостью и способностью снижать негативное влияние загрязняющих веществ на растительные и животные организмы обладают почвы с высоким содержанием гумуса, с тяжелым гранулометрическим составом, высокой емкостью поглощения, обогащенные известковыми материалами (карбонатами). К таким почвам относятся наиболее плодородные черноземы, некоторые рендзины, пойменные земли. Это придает почвам естественную устойчивость к воздействию химических загрязняющих веществ и позволяет получать высокие и качественно полноценные урожаи важнейших сельскохозяйственных культур даже в промышленно развитых регионах.

К сожалению, природная сопротивляемость почв, их естественная буферность не беспредельны. Согласно подсветам Б. Г. Розанова и других ученых по разным причинам в мире было потеряно около двух миллиардов гектаров сельскохозяйственных почв. Потери земель, вызванные только ирригацией, за последние триста лет составили около ста млн. га, и примерно такая же площадь сейчас занята почвами с пониженной продуктивностью, вследствие засоления. Очень велики потери гумуса, от которого зависят практически все важнейшие свойства почв и их устойчивость к неблагоприятным ситуациям. По видимому, за период земледельческой культуры почвенный покров утратил до 15% исходного запаса органических веществ. Причем эти негативные явления особенно быстро протекают в последние десятилетия. Так, скорость потерь гумуса за последние пятьдесят лет примерно в два с половиной раза превышала таковую на протяжении последних трехсот лет, а среднеисторическую скорость потерь гумуса– примерно в двадцать четыре раза. Особенно сильное техногенное давление испытывают почвы в районах расположения крупных промышленных предприятий, больших городов, транспортных артерий. Нередким стало образование техногенных пустынь на территориях, непосредственно примыкающих к промышленным зонам различных предприятий, особенно химической и металлургической промышленности. В ближайшей к предприятию зоне содержание тяжелых металлов часто значительно превышает ПДК; вследствие суммарного воздействия кислотных дождей и выпадений тяжелых металлов гибнет растительность, поверхность почвы обнажается; незащищенная растительным покровом почва подвергается усиленной эрозии и дефляции, почвенный покров разрушается практически необратимо, и его восстановление требует уже очень крупных материальных и трудовых затрат.

При характеристике почв очень трудно использовать широко применяемые при оценке воды, воздуха, продуктов питания и кормов понятия, например, ПДК тех или иных загрязняющих веществ. В числе главных причин–многообразие форм соединений любых элементов и веществ в почвах, от которых зависит доступность этих компонентов растениям и, следовательно, их возможный токсический эффект. Поэтому при разработке принципов и организации почвенно-химического мониторинга приходится учитывать состав почвы, все ее составляющие, обладающие высокой сорбционной способностью, влияние условий на подвижность и доступность химических веществ растениям. Наиболее значительное влияние оказывает кислотность и щелочность почв, окислительно-восстановительный режим, содержание гумуса, легкорастворимые соли.

Сопротивляемость почв химическому загрязнению также зависит от водного режима, водопроницаемости, преобладания нисходящих или восходящих токов влаги и т. п. Эти показатели наряду с уровнем сорбционной способности почв, отражаются на защитных функциях почвы по отношению к гидросфере и атмосфере, влияют на прогрессирующие накопления в почвах химических загрязняющих веществ. Рассматривая проблемы загрязнения, мониторинга и охраны почв, следует остановится на негативных последствиях применения органических и минеральных удобрений, различных мелиорирующих средств. Простейший случай негативных последствий такого рода связан с уровнем содержания в удобрениях и мелиорантах тяжелых металлов, вторидов, других загрязняющих химических веществ. Специальными исследованиями было показано, что в некоторых регионах опасность загрязнения почв, вод, растений вследствие химизации земледелия может быть более высокой, чем загрязнения за счет выбросов промышленных предприятий. Характеристика почвенно-климатических условий Днепропетровской области

    Климатическая характеристика

Климат Днепропетровской области характеризуется жарким летом и относительно холодной зимой.

Среднемесячная температура самого теплого месяца июля на юге области (Никополь)– 22, 6°С, а на северо-востоке (Павлоград) – 21, 8°С; среднемесячная температура самого холодного месяца января в этих же пунктах соответственно– -5°С и –6, 1°С.

Среднегодовое количество осадков по области составляет 400-480 мм, около 2/3 из них выпадает в теплый период года.

Устойчивый снежный покров образуется ежегодно, исключение составляет крайний юг области, где он бывает в 50% зимой.

Летом преобладают юго-восточные сухие ветры, которые часто приносят значительный вред сельскому хозяйству.

Для более четкого представления о климатических ресурсах Днепропетровской области, ее территория условно разделена на агроклиматические районы. В основу районирования положены термические ресурсы (суммы средних суточных температур) периода с температурой выше десяти градусов и в качестве характеристики степени увлажнения территории– гидротермический коэффициент за этот же период. Исходя из этого, в зависимости от полученных величин гидротермических коэффициентов на территории области выделено три агроклиматических района: северный недостаточно влажный;

    центральный умеренный засушливый;
    южный засушливый.

По термическим условиям северный район можно назвать теплым, а центральный и южный– очень теплыми.

К северному недостаточно влажному теплому району относятся: Котовский, Михайловский, Магдалиновский, Межевской, Перещепинский, Петропавловский, Царичанский, Петриковский и Юрьевский административные районы. Центральный умеренно засушливый очень теплый район включает в себя: Васильковский, Верхнеднепровский, Днепропетровский, Криничанский, Новомосковский, Покровский, Пятихатский, Павлоградский, Синельниковский, Солонянский административные районы.

В южный засушливый очень теплый район входят: Апостоловский, Криворожский, Никопольский, Новопокровский, Софиевский, Широковский, Стоминский административный районы.

Краткая характеристика почвы на территории Днепропетровской области

Простираясь всего лишь на двести километров с севера на юг и на двести семьдесят километров с востока на запад Днепропетровская область имеет такое разнообразие экологических условий, которое привело к формированию на ее территории двухсот семидесяти семи почвенных разновидностей, отличающихся по составу, физическим и биологическим свойствам, а, следовательно, и требующих индивидуальных подходов к их освоению и использованию в сельском хозяйстве. Установлено, что восемьдесят процентов общей площади Днепропетровской области занимают черноземные почвы разных подтипов (обыкновенные и южные). На черноземы полнопрофильные, залегающие на плоскоравнинных пространствах, приходится около 48, 3% от общей земельной площади, в том числе на обыкновенные черноземы– около 42, 3%, южные – 5, 7%, солонцеватые – около 0, 3%. На остальной территории области (15, 1%) распространены лугово-черноземные, черноземно-луговые, лугово-болотные, болотные, а также дерновые почвы, солончаки и солонцы. Под водой и болотами области находится свыше ста семидесяти тысяч гектаров, под городами и дорогами более ста восьмидесяти тысяч гектаров, нарушено–свыше тридцати трех тысяч гектаров. На эродированные почвы, располагающиеся на склонах различной крутизны и протяженности, различных форм и экспозиций приходится 36, 6%, в том числе на слабо эродированные– 9, 3%. В земельном фонде сельскохозяйственные угодья составляют 87, 8%, в том числе под пашней 75, 3% (или более 2000 тыс. га).

Естественные (незатронутые хозяйственной деятельностью человека) территории в настоящее время составляют не более 3% всей площади области. Из них 2, 6% (или 152, 4 тыс. га) приходятся на леса, которые располагаются, главным образом, на севере области–в балках (байрачные), в поймах рек (пойменные) и на песчаных террасах (аренные). Около 1% из них приходится на лесные полезащитные полосы. Наиболее загрязненными являются почвы Криворожья, спектр загрязнения которых включает элементы: кальций– в 6, никель – в 5, железо, цинк, фтор – в 3, магний, кадмий, свинец – в 2 раза выше фона. Сильно загрязненными являются почвы Орджоникидзе – Никополь – Марганецкого тест-полигона, причем основной “вклад” вносят марганец – в среднем в 14 раз и фтор –в 5 раз выше фонового значения. Концентрация никеля, цинка и свинца в среднем в 2 раза превышает фон. Для Днепропетровской– Днепродзержинской агломерации характерен избыток цинка – в 4, 3, свинца, кальция, натрия и фтора – в 2, никеля и меди – в 1, 5, хрома и марганца –в 1, 4 раза в среднем больше фона. В спектре загрязнения почв Западного Донбасса преобладают никель– в 4 раза, фтор, натрий –2 раза выше фоновых концентраций. Почвы сельских районов имеют примерно одинаковый уровень и спектр загрязнения, основными компонентами которого являются цинк и фтор– в 2-3 раза, натрий – в 2 раза превышают фоновые значения. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Загрязнение почв тяжелыми металлами имеет разные источники: отходы металлообрабатывающей промышленности;

    промышленные выбросы;
    продукты сгорания топлива;
    автомобильные выхлопы отработанных газов;
    средства химизации сельского хозяйства.

Металлургические предприятия ежегодно выбрасывают на поверхность земли более 150 тыс. тонн меди, 120 тыс. тонн цинка, около 90 тыс. тонн свинца, 12 тыс. тонн никеля, 1, 5 тыс. тонн молибдена, около 800 тонн кобальта и около 30 тонн ртути. На 1 грамм черновой меди отходы медеплавильной промышленности содержат 2, 09 тонн пыли, в составе которой содержится до 15% меди, 60% окиси железа и по 4% мышьяка, ртути, цинка и свинца. Отходы машиностроительных и химических производств содержат до 1 тыс. мг/кг свинца, до 3 тыс. мг/кг меди, до 10 тыс. мг/кг хрома и железа, до 100 г/кг фосфора и до 10 г/кг марганца и никеля. В Силезии вокруг цинковых заводов громоздятся отвалы с содержанием цинка от 2 до 12% и свинца от 0, 5 до 3%, а в США эксплуатируют руды с содержанием цинка 1, 8%.

С выхлопными газами на поверхность почв попадает более 250 тыс. тонн свинца в год; это главный загрязнитель почв свинцом.

Тяжелые металлы попадают в почву вместе с удобрениями, в состав которых они входят как примесь, а также и с биоцидами.

Л. Г. Бондарев (1976) подсчитал возможные поступления тяжелых металлов на поверхность почвенного покрова в результате производственной деятельности человека при полном исчерпании рудных запасов, в сжигании имеющихся запасов угля и торфа и сравнение их с возможными запасами металлами, аккумулированных в гумосфере к настоящему времени. Полученная картина позволяет составить представление о тех изменениях, которые человек в состоянии вызвать в течение 500-1000 лет, на которые хватит разведанных полезных ископаемых.

Возможное поступление металлов в биосферу при исчерпании достоверных запасов руд, угля, торфа, млн. тонн

    Элемент
    Суммарный техногенный выброс металлов
    Содержится в гумосфере
    Отношение техногенного выброса к содержанию в гумосфере
    Свинец
    207, 5
    24, 0
    8, 6
    Мышьяк
    739, 0
    12, 0
    61, 6
    Кадмий
    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
    Серебро
    3, 0
    0, 24
    12, 5

Отношение этих величин позволяет прогнозировать масштаб влияния деятельности человека на окружающую среду, прежде всего на почвенный покров. Техногенное поступление металлов в почву, закрепление их в гумусовых горизонтах в почвенном профиле в целом не может быть равномерным. Неравномерность его и контрастность прежде всего связана с плотностью населения. Если считать эту связь пропорциональной, то 37, 3% всех металлов будет рассеяно всего лишь в 2% обитаемой суши.

Распределение тяжелых металлов по поверхности почвы определяется многими факторами. Оно зависит от особенностей источников загрязнения, метеорологических особенностей региона, геохимических факторов и ландшафтной обстановке в целом.

Источник загрязнения в целом определяет качество и количество выбрасываемого продукта. При этом степень его рассеивания зависит от высоты выброса. Зона максимального загрязнения распространяется на расстояние, равное 10-40-кратной высоте трубы при высоком и горячем выбросе, 5-20-кратной высоте трубы при низком промышленном выбросе. Длительность нахождения частиц выброса в атмосфере зависит от их массы и физико-химических свойств. Чем тяжелее частицы, тем быстрее они оседают.

Неравномерность техногенного распространения металлов усугубляется неоднородностью геохимической обстановке а природных ландшафтах. В связи с этим, для прогнозирования возможного загрязнения продуктами техногенеза и предотвращения нежелательных последствий деятельности человека необходимо понимание законов геохимии, законов миграции химических элементов в различных природных ландшафтах или геохимической обстановке.

Химические элементы и их соединения попадая в почву претерпевают ряд превращений, рассеиваются или накапливаются в зависимости от характера геохимических барьеров, свойственных данной территории. Понятие о геохимических барьерах было сформулировано А. И. Перельманом (1961) как участках зоны гипергенеза, на которых изменение условий миграции приводит к накоплению химических элементов. В основу классификации барьеров положены виды миграции элементов. На этом основании А. И. Перельман выделяет четыре типа и несколько классов геохимических барьеров:

Страницы: 1, 2