Проблема Техногенного загрязнения почв и почвенно-экологического мониторинга МАЛИМОН Д. 01803

Министерство образования и науки Российской Федерации
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ (НИ ТГУ)
Биологический институт
Кафедра почвоведения и экологии почв
ДОКЛАД
по дисциплине «Химия почв»
на тему «Проблема техногенного загрязнения почв и почвенно-экологического
мониторинга»
Выполнил студент
группы № 01803
Малимон Д. В.
Проверил профессор
кафедры почвоведения
и экологии почв,
преподаватель
В. П. Середина
зачтено /не зачтено
Томск-2020
2
Оглавление
ВСТУПЛЕНИЕ ............................................................................................................................................. 3
ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА.......................... 4
ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ........................................................................................... 6
ВИДЫ ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ........................................................................... 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................................................................................. 10
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ............................................................................................................................... 11
3
ВСТУПЛЕНИЕ
Техногенное, или антропогенное, воздействие оказывает очень большое влияние на
всю окружающую среду. Отходами хозяйственной деятельности загрязняется все
природные среды - почвенный покров, природные воды, растительный и животный мир, и
сам человек попадает в зону загрязнения.
Актуальность проблемы обусловлена тем, что в наступивший век высоких темпов
всех видов материального производства проблема загрязнения окружающей среды
приобрела на нашей планете глобальный характер. Состояние окружающей человека
природной среды - одна из актуальнейших общемировых проблем современности.
Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества
продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности.
Антропогенное воздействие на почвенный покров с каждым годом приобретает все более
угрожающие масштабы.
Накопление тяжелых металлов в почве вызывает целый ряд негативных процессов,
ухудшающих почвенные свойства: изменяется величина рН, разрушается почвенный
поглощающий комплекс и нарушаются микробиологические процессы. После разрушения
почвенной структуры ухудшается водно-воздушный режим, деградирует почвенный
гумус, и, в конечном счете, почва теряет плодородие.
С целью контроля изменений в составе и функциях почв, в динамике природных
процессов и средообразующих компонентов почвенного покрова была разработана
система почвенно-экологического мониторинга. В важнейшие задачи мониторинга
входят: оценка сегодняшнего состояния окружающей среды, прогноз состояния
экосистемы на разных уровнях.
4
ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО
ПОКРОВА
Почва постоянно испытывает различные по времени, интенсивности, масштабам,
последствиям
воздействия,
обусловленные
многообразной
производственной
деятельностью человека. Ежегодно в атмосферу выбрасывается тонны различных
загрязняющих веществ, которые в дальнейшем попадают в почву и воду.
1. Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия.
Основными причинами загрязнения почвы в этой категории - это выбрасывания
жилыми домами или коммунально-бытовыми предприятиями в больших масштабах
бытового мусора, пищевых отходов, строительного мусора и т.п. Простое сжигание мусора
на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких
предметов, например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные вещества
- диоксиды.
2. Промышленные предприятия.
Одним из основных источником загрязнения литосферы являются промышленные
предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют
вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения,
что и является в данном случае основной причиной загрязнения почв. Например, в отходах
металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных тяжелых
металлов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную
среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и
искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при
производстве синтетических каучуков в почву попадают отходы катализаторов,
некондиционные
полимерные
сгустки;
при
производстве
резиновых
изделий
в
окружающую среду поступают пылевидные ингредиенты, сажа, которые оседают на почву
и растения, отходы резинотекстильных и резиновых деталей, а при эксплуатации шин –
изношенные и вышедшие из строя покрышки, автокамеры и ободные ленты.
3. Транспорт.
Транспорт, также является одним из источников загрязнения почвы, так как при
работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец,
углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли
или поглощаемые растениями, которые являются основной причинной загрязнения почвы с
помощью транспорта.
5
4. Сельское хозяйство.
Основной причиной загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие
внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в
составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами.
Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах почти
все они необходимы для растений и живых организмов. В организме человека тяжелые
металлы участвуют в жизненно важных биохимических процессах. Однако превышение
допустимого их количества приводит к серьезным заболеваниям. Тяжелые металлы
накапливаются в почве и способствуют постепенному изменению ее химического состава,
нарушению жизнедеятельности растений и живых организмов. Из почвы тяжелые металлы
могут попасть в организм животных и людей и вызывать нежелательные последствия.
Загрязнение почвы пестицидами.
Почва загрязняется также при использовании в сельском хозяйстве пестицидов.
Известно, что нормальный рост растений определяется различными физическими,
химическими и биологическими процессами, которые протекают в почве. При попадании в
почву пестициды могут быть включены в эти процессы с их накоплением в растениях.
Кроме того, они сохраняют устойчивость в почве длительное время, что также
обуславливает их накопление в пищевых цепях.
Необходимость применения пестицидов в сельском хозяйстве обусловлена тем, что
без них урожайность сельскохозяйственных культур резко падает и составляет лишь 20-40%
от возможной при их применении.
5. Загрязнение литосферы при захоронении радиоактивных отходов.
В процессе ядерной реакции на атомных электростанциях лишь 0,5-1,5% ядерного
топлива превращается в тепловую энергию, а остальная часть(98,5-99,5%) выгружается из
атомных реакторов в виде отходов. Эти отходы представляют собой радиоактивные
продукты расщепления урана - плутоний, цезий, стронций и другие.
6
ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
Почвенный экологический мониторинг – система регулярного, не ограниченного в
пространстве и времени контроля почв, дающая информацию об их состоянии с целью
оценки прошлых и настоящих изменений и прогноза их в будущем. Почвенный мониторинг
– одна из важнейших составляющих экологического мониторинга в целом. Особая роль
почвенного мониторинга обусловлена тем, что все изменения состава и свойств почв
отражаются на выполнении почвами их экологических функций, следовательно, на
состоянии биосферы.
Неблагоприятные изменения почвенных свойств могут формироваться под влиянием
как природных факторов, особенно катастрофического характера, так и деятельности
человека. Очень часто неблагоприятные природные и антропогенные факторы действуют
одновременно, и вычленение антропогенных последствий представляет значительную
сложность. Кроме того, в почвах, в силу их буферности, последствия антропогенного
воздействия проявляются не сразу, оказываются отсрочены. Поэтому существует
необходимость оценивать не только настоящие изменения, но и их долговременные
последствия.
В
основе
почвенно-экологического
мониторинга
должны
лежать
следующие
основные принципы:
 разработка методов контроля за наиболее уязвимыми свойствами почв, изменение
которых может вызвать потерю плодородия, ухудшение качества растительной
продукции, деградацию почвенного покрова;
 постоянный контроль за важнейшими показателями почвенного плодородия;
 ранняя диагностика негативных изменений почвенных свойств;
 разработка методов контроля за сезонной динамикой почвенных процессов с целью
прогноза
ожидаемых
урожаев
и
оперативного
регулирования
развития
сельскохозяйственных культур, изменением свойств почв при длительных
антропогенных нагрузках;
 ведение
мониторинга
за
состоянием
почв
территорий
ненарушенных
антропогенными вмешательствами (фоновый мониторинг) (Черныш А. Ф., 2003,
с.98).
7
Важнейшими задачами
почвенного
мониторинга в
настоящее
время
являются
следующие:
 оценка среднегодовых потерь почвенных ресурсов вследствие водной,
ирригационной эрозии и дефляции;
 обнаружение регионов с дефицитным балансом главнейших элементов питания
растений, выявление и оценка скорости потерь гумуса, азота, фосфора; контроль
содержания элементов питания растений;
 контроль кислотно-щелочных показателей почв, что особенно актуально в
районах ирригации, применения высоких доз минеральных удобрений и
промышленных отходов в качестве мелиорантов, а также в крупных
промышленных центрах и на прилегающих к ним территориях, где атмосферные
осадки отличаются высокой кислотностью;
 наблюдения за солевым режимом орошаемых почв;
 контроль загрязнения почв тяжелыми металлами вследствие глобальных
выпадений и применения удобрений;
 контроль локального загрязнения почв тяжелыми металлами в зоне влияния
промышленных предприятий и транспортных магистралей, а также пестицидами
в регионах их постоянного применения, детергентами и бытовыми отходами на
территориях с высокой плотностью населения;
 долгосрочный и сезонный (в период вегетации растений) контроль влажности,
температуры, структурного состояния, водно-физических свойств почв;
 оценка
вероятного
изменения
свойств
почв
при
проектировании
гидростроительства, мелиорации, внедрения новых систем земледелия и
удобрений и т.п.;
 инспекторский
контроль
размеров
и
правильности
отчуждения
пахотнопригодных почв для промышленных и коммунальных целей. (Драган
Н.А., 2008,с.100.)
8
ВИДЫ ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
На основе различий механизмов и масштабов проявления деградации почв выделяют
несколько уровней мониторинга – глобальный, фоновый (подсистема глобального),
региональный и локальный мониторинг почв.
Локальный мониторинг называют еще санитарно-гигиеническим, или импактным.
Локальный мониторинг направлен на контроль уровня содержания в среде тех
загрязняющих веществ, которые выбрасывает конкретное предприятие. Контролируются в
первую очередь природные среды, наиболее чувствительные к данному загрязнителю. При
этом почвы анализируются при любом случае загрязнения окружающей среды.
Роль локального мониторинга – выявление влияния деградации почв на экосистемы
локального уровня и условия жизни человека.
Региональный мониторинг направлен на оценку влияния на состояние окружающей
среды региона всех видов человеческой деятельности. Контроль осуществляется
различными
региональными
службами:
гидрометслужбой,
агрохимслужбой,
гидрохимической, лесоустроительной, сейсмологической и др. Этот вид мониторинга
можно назвать геосистемным (по И. П. Герасимову), так как в основу контроля
распространения загрязняющих веществ в регионе положены принципы распространения
природных химических веществ в геосистеме.
Локальный и региональный мониторинг должен решать следующие задачи:
1) характеристика источника загрязнения и загрязняющих веществ;
2) определение уровней контролируемых показателей состояния почв, вод, растений на
территории, подверженной действию источника загрязнения;
3) установление зон распространения почв с ухудшением контролируемых свойств;
4) определение характера действия загрязняющих веществ на почву, а также путей
миграции, аккумуляции и направления трансформации загрязняющих веществ в почве;
5) оценка сопротивляемости почв загрязнению и возможности их самоочищения;
6) рекомендация мероприятий по снижению или ликвидации последствий загрязнения почв;
9
7) оценка экономического ущерба, нанесенного природе и сельскому хозяйству
загрязнением почв.
Фоновый мониторинг является подсистемой глобального мониторинга и является
обязательным, поскольку его цель – контроль за состоянием почв территорий, которые
могут служить эталонами окружающей среды или «нулевыми точками отсчета» при
проведении локального и регионального мониторинга.
Глобальный
(или
биосферный) мониторинг
–
это
система
контроля
над
экологическими последствиями для окружающей среды дальнего атмосферного переноса
загрязняющих веществ в масштабах всей планеты. Задача глобального мониторинга почв –
оценка интенсивности влияния глобального переноса веществ на состояние почв,
удаленных от источника загрязнения. Слежение выполняется в заповедниках, получивших
от ЮНЕСКО статус биосферных заповедников.
При глобальном мониторинге должно проводиться следующее:
1) характеристика потока контролируемых химических элементов на почвы фоновых
территорий;
2) определение уровней контролируемых показателей состояния почв;
3) выявление зон миграции, аккумуляции, направления трансформации контролируемых
химических элементов в почве;
4) определение скорости накопления контролируемых химических элементов в почвах
фоновых территорий.
10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ухудшение качества почвенного покрова является результатом антропогенного
воздействия на все компоненты природной среды, что прежде всего приводит к нарушению
водного режима территории и ослаблению проточности природных геосистем. При
трансформации их в агроэкосистемы отмечается ускорение развития почвенно-эрозионных
процессов, ухудшение воднофизических свойств и окислительно-востановительных
условий в почвах, а также сокращение почвенного гумуса, что влечет за собой снижение
устойчивости почв к техногенному загрязнению.
Очень большой вред наносится всем природным средам, будь то литосфера,
атмосфера, гидросфера, биосфера, но не маловажным является то, что человек вредит
самому себе.
Важнейшей задачей современного общества является сохранение природного
богатства, рациональное использование природных ресурсов, реализация стратегии
устойчивого развития нашей страны и всего мира.
11
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1) Орлов, Д.С., Садовникова, Л.К., Суханова, Н.И. Химия почв: Учебник – М.: Высш.
шк., 2005. – 558 с.
2) Игнатов В. Г. Экология и экономика природопользования / В. Г. Игнатов, А. В.
Кокин. 2003. – 512 с.
3) Основные источники техногенного загрязнения почвенного покрова [Электронный
ресурс] – URL: https://scienceforum.ru/2014/article/2014000566
4) Хабаров
А.
В.
Социально-экологические
проблемы
организации
природопользования, землепользования / А. В. Хабаров, В. Д. Склабан //
Рациональное природопользование в условиях техногенеза: сб. научн. тр. / под ред.
А.В. Хабарова и В. Д. Скалабана. 2000. – С. 6-23.
5) Учебно-методическое пособие [Электронный ресурс] – URL:
https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/1586/1/1335039_methodlbook.pdf