• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Основні забрудники ґрунтів.

Хімічне забруднення грунтів

Найпоширенішими забрудниками ґрунтів, що впливають на фізичні й хімічні процеси в ґрунті, ріст і розвиток рослин, функціонування наземних і водних екосистем (зокрема, в разі змивання з поверхні в природні водойми сполук Нітрогену чи Фосфору відбувається евтрофікація), є мінеральні добрива, нафтопродукти, важкі метали, радіонукліди, пестициди. Деякі з них цілеспрямовано вносить людина для забезпечення родючості ґрунту чи з метою захисту рослин, але без рахування доз, кліматичних умов, типу ґрунту це може спричинити їх накопичення, пригнічення життєдіяльності рослин і ґрунтової фауни, передавання по ланцюгах живлення і несприятливий вплив на здоров’я людини. Розглянемо основні забрудники, шляхи їх надходження в ґрунт та дію.

У ґрунті відбуваються фізичні, хімічні та біологічні процеси, від інтенсивності й співвідношення яких залежить форма, в якій перебувають хімічні елементи, їх доступність для рослин, швидкість міграції, стійкість ґрунтів.

Розподіл хімічних елементів відбувається в результаті:

• вимивання (вилуження) з ґрунту;

• осадження у вигляді малорозчинних карбонатів, сульфатів, фосфатів,

силікатів, гідроксидів тощо;

• включення до складу мінералів;

• адсорбції компонентами ґрунту (ґрунт має високу вбирну здатність завдяки наявності ґрунтового вбирного комплексу, який діє як йонообмінник і завдяки якому ґрунт називають геохімічним фільтром, що міцно утримує катіони важ­ких металів, перешкоджаючи їх надходженню в підземні води).

Отже, стійкість ґрунту залежить від:

• рН ґрунту;

• вмісту гумусу;

• водоємності та водопроникності;

• гідрологічного режиму;

• типу ґрунту;

• хімічної природи забрудника;

• угруповань рослин, тварин і мікроорганізмів, які засвоюють, знешкоджують,концентрують чи розсіюють хімічні забрудники, що потрапили в ґрунт.

Техногенні речовини поділяють залежно від об’єкта, на який спрямована їхня дія, на:

• педохімічно активні речовини, здатні впливати на кислотно-основні чи окисно-відновні умови в ґрунтах (кислоти, луги, карбонати; катіони важких металів, що у ґрунтових розчинах гідролізують, змінюючи рН середовища, гідрогеносульфід, метан);

• біохімічно активні речовини, які безпосередньо діють на живі організми (пестициди, поверхнево-активні речовини, важкі метали, діоксини).

Мінеральні добрива. Для компенсації втрат мінеральних речовин ґрунтом із зібраним урожаєм і підтримання родючості земель вносять добрива – нітратні, фосфатні та калійні. При їх внесенні не завжди враховують хімічний склад грунту, агротехніку культури, терміни й норми внесення, що призводить до накопичення їх у ґрунті та рослинах, надходження в поверхневі води зі стоком. Нітратні і фосфатні добрива сприя­ють азотфіксації, активують діяльність ґрунтових бактерій, актиноміцетів, грибів, які руйнують рештки рослин і тварин, формуючи гумус.

Накопиченню нітратів у рослинах сприяють:

• високі дози нітратних й органічних добрив;

• затінення в разі загущення посівів;

• надмірна вологість і низька температура, посуха;

• пригнічення рослин засобами захисту;

• ослаблення рослин внаслідок ураження шкідниками та захворювань.

У закритому ґрунті нітрати накопичуються більше, тому в теплий період знімають поліетиленову плівку, вносять мікроелементи – Бор, Молібден, Кобальт. Рекомен­дують вирощувати певні сорти овочів, що не накопичують нітрати.

Крім того, добрива часто містять важкі метали та радіонукліди. 1 т суперфосфату містить 0,7-0,9 кг Плюмбуму, невеликі кількості радіоактивних елементів – Урану, Радію, Торію, 0,3 кг Кадмію.

Іноді для удобрення земель використовують промислові чи господарсько-побутові стічні води і шлами після реагентного очищення вод. Це може вносити в грунти окремі види забрудників, найчастіше – важкі метали (Рb, Zn, Са, Nі, Со та ін.).

Пестициди. Це збірна назва засобів для боротьби з бур’янами, шкідниками, грибними захворюваннями сільськогосподарських культур тощо. Деякі речовини використовують для одночасного дозрівання врожаю (ретарданти, ауксини), скидання листя перед збиранням (дефоліанти), боротьби з масовим розмноженням водоростей (альгіциди). Найбільше їх потребується під час вирощування рису, винограду, а також зернових і овочевих культур на поливних землях. Окремі пестициди стійкі в довкіллі, здатні до біоакумуляції, токсичні для людей і тварин (спричинюють отруєння, каліцт­ва, утворення злоякісних пухлин).

Пестициди, які використовують в Україні, поділяють на три групи:

• препарати рослинного, грибного та бактеріального походження;

• неорганічні препарати, до складу яких входять Ферум, Купрум та ін.;

• синтетичні органічні препарати, що містять Хлор, Сульфур, Фосфор.

У 1983 р. в Росії у сільському господарстві використовувалося 25 кгхімічних добрив на людину; кількість новонароджених з генетичними порушень відхиленнями становила 16,5% загального числа (при 30 % генетичних популяції загрожує загибель).

За хімічною природою пестициди поділяють на:

• хлор-, фосфор-, меркурій-, арсенорганічні сполуки;

• похідні сечовини;

• похідні карбамінової, тіо- і дитіокарбамінової кислот;

• похідні фенолу;

• сульфурвмісні та купрумвмісні.

Незважаючи на пропаганду відмови від пестицидів, їх виробництво зростає. Експерти ВООЗ вважають, що, попри концентрування пестицидів упродовж 40 років використання хлорорганічних (ДДТ, гексахлоран) і 30 років фосфорорганічних (хлорофос, карбофос), кількість хворих на рак не збільшилася і вплив пестицидів мен­ший, ніж стресів, смогу, вихлопів автотранспорту, спалювання сміття.

Пестициди поліпшують якість окремих видів продуктів, наприклад знищують гриби на злакових, які зумовлюють фузаріоз зерна.

З іншого боку, факти протилежні. В Індонезії вважають, що впродовж 20 років пестициди завдали більше шкоди, ніж принесли користі, знищивши не шкідників сільськогосподарських рослин, а їхніх природних ворогів.

Наводяться факти, коли пестициди стимулюють поширення небезпечних вірусів. На Кубані, де вносять багато пестицидів, діти до 14 років хворіють на туберкульоз у півтора раза частіше, ніж раніше.

* Цікаві факти _________________

Сумновідомий пестицид, який знайдено в жирі китів, риб і дельфінів в Антаркти­ді, льодах Гренландії, молоці матерів-годувальниць, вперше одержаний в 1874 р. австрійським хіміком О. Цайдлером; через 50 років швейцарський хімік П.Мюллер виявив його токсичну дію на комах; у 1942р. перша партія ДДТ закуплена аме­риканськими військовими для боротьби з мухами, клопами й вошами; за дослід­ження ДДТ, завдяки якому знищений малярійний комар, відступила жовта ли­хоманка, сонна хвороба, ведеться бо­ротьба із шкідниками лісу, в 1948 р. П. Мюллер здобув Нобелівську премію. Згодом почалися нарікання: загинули бджоли, птахи, риби. ДДТ негативно впливає і на здоров 'я людей. Він зберіга­ється в довкіллі понад 50 років.

Важкі метали – це умовна назва металів, які мають густину понад 6 г/см³, відносну атомну масу понад 50 а.о.м., більшість з яких токсична (Цинк, Кадмій, Меркурій, Хром, Плюмбум, Манган та ін.).

Джерела надходження важких металів у ґрунт: відкритий видобуток корисних копалин; викиди металургійних заводів, хімічних підприємств, сміттєспалювальних фабрик; ТЕС; звалища відходів; опади; тощо.

Метали порівняно легко накопичуються в ґрунтах, але повільно і важко видаляються з них. Період напіввидалення металів:

• Цинку - до 500 років;

• Кадмію - до 1100 років;

• Купруму - до 1500 років;

• Плюмбуму - до кількох тисяч років

Поблизу гірничо-металургійних комбінатів у радіусі 5 км спостерігається висока забрудненість грунтів важкими металами, в радіусі 20-50 км – менша. Іноді виникають «технологічні пустелі», позбавлені гумусу й рослинності, значною мірою еродовані.

Навколо великих ТЕС забруднення відбувається в радіусі 10-20 км. Важкі метали вимиваються і з відвалів зол і шлаків ТЕС, що містять навіть радіонукліди в значних кількостях. Дуже забруднений ґрунт, особливо плюмбумом, що входить до скла­ду палива, поблизу пожвавлених автомагістралей.

Важкі метали в ґрунті можуть:

• утворювати малорухливі форми у вигляді малорозчинних сполук;

• зв’язуватися в стійкі розчинні комплекси з численними органічними лігандами, зокрема гуміновими та фульвіновими кислотами;

• мігрувати у вигляді розчинних сполук;

• накопичуватися в рослинах і передаватися по ланцюгах живлення;

• поглинатися ґрунтовим вбирним комплексом;

• потрапляти в організм ґрунтових мешканців.

Важкі метали є протоплазматичними отрутами, токсичність яких зростає зі збільшенням атомної маси.

Механізм токсичної дії катіонів металів різний і зумовлює:

• зниження активності ферментів (Купрум, Меркурій);

• утворення хелатів (клешнеподібних комплексів) зі звичайними метаболітами та порушення обміну речовин (Ферум);

• взаємодію з клітинними мембранами і зміну їх проникності та інших властивостей (Кадмій, Купрум);

• конкуренцію з хімічними елементами, необхідними для живлення рослин (Цинк входить до складу багатьох ферментів і заміщення його Кадмієм спричинює порушення функціонування ферментних систем та загибель рослин).

Рослини мають різну стійкість до важких металів. Окремі види здатні накопичувати значні кількості їх, виступаючи в ролі геоіндикаторів. Цю здатність використовують і для очищення ґрунтів від катіонів важких металів.

Важкі метали впливають і на ґрунтову біоту, порушуючи існуючу рівновагу між видами внаслідок їх різної чутливості до забруднення ґрунту. Найстійкіші до важких металів целюлозолітичні бактерії та мікроскопічні гриби.

Нафтопродукти і нафта потрапляють у ґрунт

• під час видобутку нафти і природного газу;

• у разі аварій нафтопроводів;

• разом зі стічними водами численних галузей промисловості;

• з атмосферними опадами;

• під час роботи техніки на полях;

• змиванням з поверхні автомагістралей, автомийок і транспортних підприємств тощо.

Вплив вуглеводнів та інших сполук нафти й нафтопродуктів на фізичні, хімічні та біологічні процеси в грунті, а також рослини і тварин залежить від

• їх хімічної природи;

• леткості компонентів;

• густини та в’язкості;

• здатності руйнуватися під дією зовнішніх чинників (сонячного світла, темпера­тури, кисню повітря, води, ґрунтового розчину);

• токсичності;

• концентрації;

• кількості тощо.

Нафта при високих концентраціях ізолює поживні речовини від коренів рослин; робить ґрунтову масу гідрофобною; при загустінні утворює між атмосферою та ґрунтом.

Через наявність ароматичних і поліциклічних ароматичних вуглеводнів та інших спо­лук нафта і нафтопродукти токсичні для ґрун­тової біоти. Однак у грунті є численні бакте­рії, гриби та інші організми, здатні вибірково руйнувати ті чи інші компоненти нафти, ви­користовуючи їх як джерело Карбону для створення біомаси. Нафта з часом руйнується; швидкість цього процесу різна для різних ком­понентів.

Радіонукліди. Радіаційний фон земної поверхні залежить від радіоактивності гірських по­рід, які виходять на поверхню. У породах вулканічного походження більше радіоактивних ізотопів, ніж в осадових, хоча сланці та фосфорити мають ще більшу радіоактивність.

Джерела радіоактивних ізотопів у ґрунті:

• розробка родовищ уранових руд;

• випробування ядерної зброї;

• паливно-енергетичний комплекс;

• могильники радіоактивних речовин (відходів);

• аварії на АЕС;

• втрати під час переробки уранових руд.

Радіонукліди мігрують як по поверхні ґрунту, так і вглиб. Співвідношення між шляхами міграції зумовлене кліматичними умовами, сорбційними властивостями ґрун­тів, діяльністю ґрунтових мікроорганізмів, розчинністю радіонуклідів, ступенем за­своєння рослинами.

Найнебезпечніші нині (після аварії на ЧАЕС) радіонукліди ⁹⁰Sr і ¹³⁷Сs є хімічними аналогами біофільних елементів – Кальцію і Kалію, тому легко потрапляють у росли­ни. Важкі ґрунти (суглинисті і глинисті) мають більшу вбирну здатність, ніж легкі.

У ряду Аl³⁺ — Fе³⁺ — Ва²⁺ — Са²⁺ — Мg²⁺ — NН₄⁺ — Nа⁺ відбувається зменшення впливу конкуруючих йонів на обмінну сорбцію Sг²⁺ твердою фазою ґрунтів.

Найбільше радіонуклідів накопичують багаторічні бобові та зернобобові культури, коренеплоди, щавель, смородина; з дикорослих – чорниця, дивина скіпетроподібна, м’ята, звіробій, фіалка триколірна (зверніть увагу – це лікарські рослини, тож вміст радіонуклідів у лікарській сировині слід обов’язково контролювати).

Шляхи зменшення поглинання радіонуклідів рослинами:

• внесення добрив (але надлишок сполук Нітрогену при нестачі Калію і Фосфору може, навпаки, зумовити інтенсивне накопичення ¹³⁷Сs);

• насичення ґрунту Калієм зменшує поглинання Цезію;

• вапнування грунтів і збільшення концентрації Кальцію в ґрунтовому розчині знижує надходження ⁹⁰Sr;

• фосфати та карбонати осаджують Стронцій у вигляді нерозчинних сполук або знижують його вміст у ґрунті за рахунок співосадження ⁹⁰Sr з важкорозчинними фосфатами й карбонатами феруму, кальцію, магнію при внесенні фос­форних добрив;

• внесення перегною та мінеральних добрив з одночасним вапнуванням ґрунтів знижує вміст радіонуклідів у рослинній продукції у 4-5 разів.

Крім того, для очищення ґрунтів від радіонуклідів використовують рослини, які їх поглинають у значних кількостях. Зокрема соняшники за 10 днів вегетації вбира­ють з ґрунту 95% радіоактивних ізотопів Цезію і Стронцію. Рослини спалюють, а золу захоронюють, як радіоактивні відходи.

У зоні відчуження ЧАЕС ведеться велика робота в цьому напрямі.

Запитання і завдання для контролю і самоконтролю знань

1. Які причини глобального потепління клімату і його можливі негативні наслідки?

2. Які Ви знаєте хімічні процеси утворення парникових газів?

3. Складіть рівняння хімічних природних процесів утворення озону.

4. Які явища і речовини здатні руйнувати озонову оболонку Землі?

5. Що собою являють фреони і яка їх дія на озон?

6. Складіть рівняння можливих хімічних процесів, що призводять до утворення «кислотних дощів».

7. Які наслідки випадання «кислотних дощів»?

8. Які причини утворення та негативні наслідки фотохімічних смогів?

9. До чого може призвести попадання нітрогеновмістних та фосфатних сполук у поверхневі природні води?

10. Якіхімічні чинники впливають на хімічний склад і біологічну продуктивність природних водойм?

11. Яке значення рН для природних вод?

12. Які найпоширеніші забрудники ґрунтів?

13. Що сприяє накопиченню нітратів у рослинах?

14. Що собою являють пестициди і яке їх призначенн?

15. Які джерела надходження важких металів у ґрунт?

16. Який вплив нафти і нафтопродуктів на ґрунт?

17. Які джерела радіоактивних ізотопів у ґрунті?

Читайте також:

1. II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
2. Адвокатура в Україні: основні завдання і функції
3. Амортизація основних засобів, основні методи амортизації
4. Артеріальний пульс, основні параметри
5. Банківська система та її основні функції
6. Біржові товари і основні види товарних бірж. Принципи товарних бірж.
7. Будова й основні елементи машини
8. Будова оптоволокна та основні фізичні явища в оптоволокні.
9. Бюджетування (основні поняття, механізм).
10. Валютний ринок, основи його функціонування. Основні види валютних операцій
11. Варіатори та їхні основні параметри
12. Взаєморозрахунки з контрагентами та податковий облік: основні принципи

Переглядів: 3574