Загрязнение почв. Процессы химического загрязнения почв.
На территории городов почвы подвергаются загрязнению, которое можно подразделить на механическое, химическое и биологическое.
- Механическое загрязнение заключается в засорении почв крупнообломочным материалом в виде строительного мусора, битого стекла, керамики и других относительно инертных отходов. Это оказывает неблагоприятное влияние на механические свойства почв.
- Химическое загрязнение почв связано с проникновением в них веществ, изменяющих естественную концентрацию химических элементов до уровня, превышающего норму, следствием чего является изменение физико-химических свойств почв. Этот вид их загрязнения является наиболее распространенным, долговременным и опасным.
- Биологическое загрязнение связано с привнесением в почвенную среду и размножением в ней опасных для человека организмов. Бактериологические, гельминтологические и энтомологические показатели состояния почв городских территорий определяют уровень их эпидемиологической опасности. Эти виды загрязнения подлежат контролю прежде всего на территории селитебных и рекреационных зон.
Рассмотрим более детально процессы химического загрязнения почв.
На урбанизированных территориях загрязнение почв обычно происходит в результате выбросов промышленных предприятий, транспорта, предприятий теплоэнергетики, утечек из канализации и отстойников, воздействия промышленных и бытовых отходов, а также в определенной мере за счет использования удобрений и пестицидов.
Выбросы промышленных предприятий являются источником загрязнения почв городских территорий тяжелыми металлами, канцерогенными веществами, соединениями азота и серы. Однако данных, позволяющих оценить корреляционные связи между содержанием химических элементов в выбросах, их концентрацией в атмосферном воздухе, в выпадениях на поверхность земли и степенью загрязнения почв, недостаточно. Поэтому оценить зависимость распределения химических элементов в выбросах и выпадениях из воздушных потоков можно лишь приближенно.
График на рисунке 2.2 отражает количественную связь между концентрацией свинца в составе выброса предприятия цветной металлургии, в пыли, осажденной снегом из атмосферного воздуха, и в почве.
Рисунок. 2.2. Зависимость между содержанием свинца в атмосферном воздухе (х, мг/м3), в снежном покрове (у,, мг/м3) и в почве (у2, мг/м3) (по Саету, 1990).
Иловые осадки станций биологической очистки сточных вод и компост из городских бытовых отходов содержат большое количество органических и питательных для растений минеральных веществ, поэтому их используют как удобрение. Однако они, как правило, содержат многие металлы в концентрациях, которые являются токсичными (таблица 2.1).
При внесении в почвы иловых осадков и компоста в дозах, определяемых по их удобрительной ценности, можно прогнозировать увеличение содержания токсичных элементов в почвах в несколько раз.
Внесение отходов с повышенным содержанием токсичных элементов как удобрений приводит к концентрации металлов в растениях. На рисунке 2.3 показан уровень накопления химических элементов в салате при выращивании его на участках с использованием компоста из городских бытовых отходов. Более предпочтительным является использование удобрений, полученных на основе городских отходов, для повышения плодородия почв городских зеленых насаждений.
Поступление загрязняющих химических веществ из почвы в организм человека связано с процессом их миграции по биологическим цепям:
- почва — растение — человек;
- почва — растение — животное — человек;
- почва — вода — человек;
- почва — атмосферный воздух — человек.
Таблица 2.1. Содержание химических элементов в иловых осадках городских сточных вод очистных сооружений (по Саету, 1990)
Элемент |
Иловые осадки в промышленных городах |
Иловые осадки в мало промышленных города |
||
Средняя концентрация, мг/кг |
Коэффициент концентрации |
Средняя концентрация, мг/кг |
Коэффициент концентрации |
|
Ртуть |
1,29-1,7 |
129-177 |
0,75 |
75 |
Кадмий |
33,64-60 |
112-165 |
3,25 |
11 |
Серебро |
13,42-36,23 |
134-362 |
13,03 |
130 |
Хром |
792,14-1260,39 |
17-27 |
423,78 |
9 |
Молибден |
28,2-29,9 |
28-29 |
14,79 |
15 |
Цинк |
258,6-1818,0 |
5-35 |
117,3 |
2,3 |
Медь |
503,5-518,3 |
18-19 |
220-240 |
8-83 |
Вольфрам |
22,7-25,9 |
23-26 |
22,8 |
23 |
Олово |
45,29-58,26 |
9-12 |
30,98 |
6 |
Никель |
91,2-210,5 |
5-11 |
391 |
2 |
Свинец |
191,57-235,8 |
7 - 9 |
201,3 |
6 |
Стронций |
145,2-184, 1 |
5,2-6,6 |
42,4 |
1,5 |
Кобальт |
2,1-15,0 |
0,3-2,2 |
4,8 |
0,7 |
Бор |
44,0-76,3 |
1,2-2,0 |
43,0 |
1,2 |
Фтор |
450,0 |
2 |
- |
- |
Барий |
147,4-302,6 |
0,6-1,3 |
227,9 |
0,9 |
Висмут |
2,5 |
8 |
- |
- |
Суммарный показатель загрязнения (без учета серебра) |
- |
370-610 |
- |
190 |
Рисунок. 2.3. Избыточное накопление химических элементов в салате, выращенном на участках с компостом (в процентах относительно контрольного участка)
Для почв сельскохозяйственного использования оценку уровня загрязнения вредными веществами ведут на базе предельно допустимых концентраций, причем приоритетным является транслокационный показатель вредности, учитывающий поступление в организм человека вредных веществ из почвы через растения.
Для городских условий загрязненные почвы рассматривают прежде всего как источник вторичного загрязнения атмосферного воздуха. На основе сопряженных геохимических и гигиенических исследований установлена возможность использования уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагополучного состояния атмосферы и оценки степени опасности загрязнения территории для здоровья населения. Базой для оценки уровня загрязнения почв в этом случае является значение фоновой концентрации рассматриваемого вещества в почвах региона. Обычно такие подходы используют при анализе загрязнения территории тяжелыми металлами и другими токсичными элементами.