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.
