разработка инновационной технологии защиты почв от тяже

УДК502.521:504.05
«РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ»
Соломина Н.А., Андреева Е.П., Щербакова Л.Ф.
Факультет экологии и сервиса Саратовского государственного технического университета
имени Гагарина Ю.А.
Почвы городских участков являются важным фактором экологического состояния городов и
влияют на их санитарное состояние. Почвы быстро поглощают из окружающей среды загрязнители и
очень медленно их трансформируют
Уровень загрязнения почвенного покрова городских земель выбросами промышленных
предприятий и транспорта является наиболее точным индикатором многолетнего техногенного
влияния на природную среду. К разряду наиболее опасных загрязняющих веществ относятся
тяжелые металлы (ТМ). В почве соединения ТМ могут переходить из растворимых в ионообменные
и малорастворимые формы. Подвижность металлов в почве зависит от механического состава,
содержания гумуса, кислотности, емкости поглощения.[1]
Проведено исследование закономерностей распространения ТМ по различным типам
ландшафтов территории г. Саратова, сделана оценка степени загрязнения земель по суммарному
показателю Zс.[2]
Экологический анализ уровня опасности загрязнения городских почв комплексом ТМ проведен
по суммарному показателю химического загрязнения (Zc) в соответствии с [3]. Это показатель
химического загрязнения почвенного покрова в пределах урбанизированных территорий [4].
Суммарный показатель загрязнения почв (Zc) вычислялся по наиболее распространенным
тяжелым металлам, показавшим высокие концентрации в почвах района исследований, по
следующей формуле:
Zс = (K ci + ...+ Kcn) - (n -1) ,
где n – число определяемых суммируемых поллютантов, Kci – коэффициент концентрации i-го
компонента загрязнения.
Коэффициент концентрации (Kci) поллютанта определялся как отношение фактического
(среднестатистического) содержания определяемого вещества в почве (Ci) (в мг/кг почвы) к его
региональному фоновому значению (Cфi):
Kс = Ci /Cфi.
Определение валового содержания ТМ в почве проводилось на
рентгенофлуоресцентном спектрометре “Spectroskan МАX – G”.
В качестве фоновых принимают содержания валовых форм ТМ в почвах в соответствии с [3].
Выделены участки с очень сильной степенью загрязнения (Zс > 64), сильной степенью загрязнения
(Zс = 32-64), средней степенью (Zс = 8-32), слабой (Zс = 2-8) и допустимой (Zс < 2). Ведущими
компонентами для всех урболандшафтных зон (УЛЗ) Саратова являются свинец и кадмий, в
меньшей степени цинк, медь и никель. Сравнительный анализ загрязнения различных УЛЗ по
суммарному показателю выявил следующую картину: центральная зона – Zс = 127,89, северная – Zс
= 53,82, южная – Zс = 32,43, Трофимовская – Zс = 20,78, Соколовогорская – Zс = 8,68, Заводская – Zс
= 5,48, Лысогорская – Zс = 5,47, Гусельская – Zс = 5,3, Елшанско-Курдюмская – Zс = 5,15.
Элементный состав тяжелых металлов в почвах г. Саратова выглядит следующим образом: Pb >
Cd >Zn > Ni > Cu > Co > Hg.
Суммарный показатель загрязнения почв в г. Балашове Саратовской области Zс = 4,9. Однако,
имеются локальные загрязнения, например, в районе Балашовского завода красок в которых ПДК
цинка и свинца превышены в сотни раз, а Zс = 304,9, что соответствует очень сильной степени
загрязнения почвы. Такие участки требуют очистки.
При выборе способа санации почв необходимо чтобы он был экологически безопасным,
технологически эффективным и экономически целесообразным.
Очистка почв может осуществляться физическими, химическими и биологическими методами.
Выбор метода зависит от степени загрязнения. В особо сложных условиях методы комбинируются.
На сегодняшний день существует несколько способов очистки почвы от ТМ: промывка, экстракция,
химическое выщелачивание, электродиализ, электрокинетическая обработка и биотехнологические
методы.
При физических методах очистки полностью удаляют загрязненный слой почвы и заменяют его
чистым грунтом, торфом. Возникает проблема утилизации загрязненного слоя почвы и большой
стоимости проводимых работ. Это целесообразно только для сильно загрязненных почв.
Методы химической очистки предполагают удаление из почвы растворимые и подвижные
формы ТМ. При промывке в воду вносят различные химические вещества, обеспечивающие перевод
ТМ в растворимую форму. Нерастворимая часть соединений ТМ фиксируется почвенным
поглощающим комплексом подстилающего слоя, а растворимая - выносится с дренажными водами.
Биологические методы очистки - выведение ТМ из почвы с помощью растений и
микроорганизмов.
Для слабо и средне загрязненных ТМ почв наиболее перспективным методом очистки является
использование природных сорбентов. Эффективность природных сорбентов недостаточна, чтобы
противостоять процессам загрязнения. Исходя из этого, разработка экологических методов
детоксикации почв с использованием природных сорбентов, их смесей и модификаций для перевода
ТМ в малоподвижные формы является актуальным направлением научных исследований.
Нами разрабатывается способ очистки почв от ТМ с использованием местных природных
сорбентов: глауконита, торфа, вермикулита, опоки, модифицированных солями металлов.
Использование композиционных смесей на основе природных сорбентов, наилучшим способом
обеспечивающих процессы сорбции и закрепление ТМ в почве, позволит восстановить и усилить
геохимические барьеры в почве для их иммобилизации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Первунина Р. И. Подвижность металлов, выпавших на почву в составе выбросов
промышленных предприятий / Р. И. Первунина, С. Г. Малахов // Миграция загрязняющих веществ в
почвах и сопредельных средах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 171-179.
2. Экологическое состояние города Саратова [Электронный ресурс]: Федеральный портал. Режим доступа: http:// www.protown.ru/russia/obl/articles/6114.html
3. Инженерно-экологические изыскания для строительства. Свод правил. СП 11-102-97.
4. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания. МУ
2.1.7.730-99.